HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. GEBIET DER ERFINDUNG1. FIELD OF THE INVENTION
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, bei der zur Verbrennung ein Inertgas in eine Brennkammer
eingeleitet wird.The
The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble
of claim 1, wherein for combustion an inert gas in a combustion chamber
is initiated.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS
DER TECHNIK2. DESCRIPTION OF THE STAND
OF THE TECHNIQUE
Um
in einer Brennkraftmaschine wie beispielsweise einem Dieselmotor
die Erzeugung von NOx zu beschränken,
ist der Aufbau herkömmlicherweise
der, dass ein Maschinenabgastrakt und ein Maschineneinlasstrakt
durch eine Abgasrückführung (nachstehend
als AGR bezeichnet) verbunden sind, um ein Abgas bzw. ein AGR-Gas über den AGR-Trakt
in den Maschineneinlasstrakt rückzuführen. Da
das AGR-Gas eine verhältnismäßig hohe Wärmekapazität hat und
dementsprechend eine große
Wärmemenge
absorbieren kann, wird in diesem Fall die Verbrennungstemperatur
innerhalb der Brennkammer mit zunehmender Menge des AGR-Gases bzw.
mit zunehmendem AGR-Verhältnis (RGR-Gasmenge/(AGR-Gasmenge
+ Einlassluftmenge)) gesenkt. Mit geringerer Verbrennungstemperatur
nimmt die Erzeugungsmenge an NOx ab. Je stärker also das AGR-Verhältnis steigt,
umso geringer ist die Erzeugungsmenge an NOx.Around
in an internal combustion engine such as a diesel engine
to limit the production of NOx,
the construction is conventional
that a machine exhaust tract and an engine intake tract
by an exhaust gas recirculation (below
referred to as EGR) are connected to a waste gas and an EGR gas via the EGR tract
to recirculate into the engine intake tract. There
the EGR gas has a relatively high heat capacity and
accordingly a big one
heat
In this case, the combustion temperature becomes
within the combustion chamber with increasing amount of EGR gas or
with increasing EGR ratio (RGR gas quantity / (EGR gas quantity
+ Intake air amount)). With lower combustion temperature
decreases the amount of production of NOx. So the stronger the EGR ratio increases,
the lower the generation amount of NOx.
Es
ist also bekannt, dass die Erzeugungsmenge an NOx bei einem höheren AGR-Verhältnis gesenkt
werden kann. Falls das AGR-Verhältnis
erhöht
wird, beginnt die Erzeugungsmenge an Ruß bzw. Rauch jedoch plötzlich zuzunehmen,
wenn das AGR-Verhältnis
eine bestimmte Grenze überschreitet.
Hinsichtlich dieses Punkts ist bislang davon ausgegangen worden,
dass der Rauch bei einem weiteren Anstieg des AGR-Verhältnisses
unbegrenzt zunimmt, so dass das AGR-Verhältnis,
bei dem der Rauch plötzlich
zuzunehmen beginnt, als der maximal zulässige Grenzwert für das AGR-Verhältnis angesehen
worden ist.It
Thus, it is known that the generation amount of NOx is lowered at a higher EGR ratio
can be. If the EGR ratio
elevated
but the production amount of soot or smoke starts to increase suddenly,
if the EGR ratio
exceeds a certain limit.
As far as this point is concerned, it has been assumed
that the smoke in a further increase in the EGR ratio
unlimited increases, so that the EGR ratio,
where the smoke suddenly
begins to increase as the maximum allowable limit for the EGR ratio is considered
has been.
Dementsprechend
ist das AGR-Verhältnis bislang
innerhalb eines Bereichs definiert worden, der nicht über den
maximal zulässigen
Grenzwert hinausgeht. Der maximal zulässige Grenzwert des AGR-Verhältnisses
ist zwar in Abhängigkeit
von der Maschinenbauart und dem Kraftstoff sehr verschieden, doch
liegt er innerhalb eines Bereichs zwischen etwa 30 % und 50 %. Bei
einem herkömmlichen
Dieselmotor wurde das AGR-Verhältnis
daher auf den Bereich zwischen etwa 30 % und maximal 50 % beschränkt.Accordingly
is the EGR ratio so far
has been defined within a scope that does not have the
maximum permissible
Limit value goes out. The maximum permissible limit of the EGR ratio
is dependent
very different from the type of machine and the fuel, though
it is within a range between about 30% and 50%. at
a conventional one
Diesel engine became the EGR ratio
therefore limited to the range between about 30% and a maximum of 50%.
Da
nun bislang davon ausgegangen worden ist, dass es bezüglich des
AGR-Verhältnisses
den maximal zulässigen
Grenzwert gibt, wurde das AGR-Verhältnis innerhalb des nicht über den
maximal zulässigen
Grenzwert hinausgehenden Bereichs so definiert, dass die Erzeugungsmenge
des Rauchs so gering wie möglich
war. Wenn das AGR-Verhältnis jedoch
so definiert wird, dass die Erzeugungsmenge an NOx und Rauch so
weit wie möglich
gesenkt wird, hat auch die Verringerung der Erzeugungsmenge an NOx
und Rauch eine Grenze. Daher wird nach wie vor eine erhebliche Menge
an NOx und Rauch erzeugt.There
it has now been assumed that it is with respect to
EGR ratio
the maximum allowable
Limit value, the EGR ratio was not above the
maximum permissible
Limit outgoing range defined so that the production quantity
the smoke as low as possible
was. If the EGR ratio, however
is defined so that the amount of production of NOx and smoke so
as far as possible
also has the reduction of the generation amount of NOx
and smoke a limit. Therefore, a considerable amount remains
generated at NOx and smoke.
Allerdings
ist während
der Untersuchung der Verbrennung im Dieselmotor festgestellt worden, dass
der Rauch zwar wie beschrieben plötzlich zunimmt, wenn das AGR-Verhältnis über den
maximal zulässigen
Grenzwert hinaus ansteigt, dass die Erzeugungsmenge des Rauchs aber
einen Höchstwert hat
und der Rauch plötzlich
abzunehmen beginnt, wenn das AGR-Verhältnis weiter über den
Höchstwert
hinaus erhöht
wird. Wird das AGR-Verhältnis während des
Leerlaufs auf einen Wert von größer oder
gleich 70 eingestellt oder das AGR-Gas stark gekühlt, wenn das AGR-Verhältnis auf
einen Wert von größer oder
gleich 55 eingestellt ist, wird der Rauch im Großen und Ganzen 0 bzw. wird
kaum Ruß erzeugt.
Außerdem
ist festgestellt worden, dass zu diesem Zeitpunkt auch die Erzeugungsmenge
an NOx deutlich kleiner wird. Auf Grundlage dieser Information sind
dann Überlegungen
zu der Ursache angestellt worden, warum kein Ruß erzeugt wird. Als Ergebnis
dessen ist ein neues Verbrennungssystem konzipiert worden, das bislang
noch nicht erhältlich gewesen
ist und gleichzeitig Ruß und
NOx reduzieren kann. Das neue Verbrennungssystem wird unten ausführlich erläutert. Kurz
wird gesagt ist die Grundidee die, das Wachstum von Kohlenwasserstoff
zu stoppen, bevor er zu Ruß anwächst.Indeed
is during
the investigation of combustion in the diesel engine has been found that
the smoke suddenly increases as described, if the EGR ratio over the
maximum permissible
In addition, limit value increases, but the amount of production of the smoke increases
has a maximum
and the smoke suddenly
begins to decrease if the EGR ratio continues beyond the
maximum value
increased
becomes. If the EGR ratio during the
Idle to a value greater than or equal to
set equal to 70 or the EGR gas is strongly cooled when the EGR ratio is on
a value greater or greater
is set equal to 55, the smoke is generally 0 or is
hardly produces soot.
Furthermore
it has been established that at this time also the production quantity
at NOx is much smaller. Based on this information
then considerations
to the cause why soot is not produced. As a result
of which a new combustion system has been designed, so far
not available yet
is and at the same time soot and
NOx can reduce. The new combustion system will be explained in detail below. Short
It is said that the basic idea is the growth of hydrocarbon
to stop before it grows to soot.
Und
zwar ist anhand vieler Versuche und Untersuchungen bestätigt worden,
dass das Wachstum von Kohlenwasserstoff endet, bevor er zu Ruß wird, falls
die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases in der Brennkammer
während
der Verbrennung kleiner oder gleich einer bestimmten Temperatur
ist, und dass der Kohlenwasserstoff rasch zu Ruß anwächst, falls die Temperatur
des Kraftstoffs und des Umgebungsgases höher als die angesprochene bestimmte
Temperatur wird. Die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases
wird in diesem Fall bei der Kraftstoffverbrennung stark durch eine
endotherme Wirkung des den Kraftstoff umgebenden Gases beeinflusst,
weswegen es möglich
ist, die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases zu steuern,
indem die Wärmeabsorptionsmenge
des den Kraftstoff umgebenden Gases in Übereinstimmung mit der Erzeugungsmenge
zum Zeitpunkt der Kraftstoffverbrennung eingestellt wird.And
although it has been confirmed by many experiments and investigations,
that the growth of hydrocarbon ends before it becomes soot, if
the temperature of the fuel and the ambient gas in the combustion chamber
while
the combustion is less than or equal to a certain temperature
and that the hydrocarbon rapidly increases to soot if the temperature
of the fuel and the ambient gas higher than the specific one addressed
Temperature is. The temperature of the fuel and the ambient gas
is in this case in the fuel combustion strong by a
affects the endothermic effect of the gas surrounding the fuel,
that's why it's possible
is to control the temperature of the fuel and the ambient gas,
by the heat absorption amount
of the gas surrounding the fuel in accordance with the generation amount
is set at the time of fuel combustion.
Wenn
die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases während der
Verbrennung innerhalb der Brennkammer auf ein Niveau von kleiner oder
gleich der Temperatur beschränkt
wird, bei der das Wachstum des Kohlenwasserstoffs unterwegs endet,
wird demnach kein Ruß erzeugt.
Es ist daher möglich,
die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases während der
Verbrennung innerhalb der Brennkammer auf ein Niveau von kleiner
oder gleich der Temperatur zu beschränken, bei der das Wachstum
des Kohlenwasserstoffs endet, indem die Wärmeabsorptionsmenge des den
Kraftstoff umgebenden Gases eingestellt wird. Der Wasserstoff, dessen
Wachstum endet, bevor er zu Ruß wird,
lässt sich dagegen
leicht durch einen Nachbehandlung reinigen, die einen Oxidationskatalysator
oder dergleichen verwendet. Dies ist das Grundprinzip des neuen Verbrennungssystems.
Die das neue Verbrennungssystem einsetzende Brennkraftmaschine ist
vom Anmelder bereits unter der Nummer EP 0 879 946 A angemeldet worden. Des Weiteren
wird auf Yanagihara H. et al.: „A study of DI diesel combustion
under uniform higherdispersed mixture formation", JSAE Review 18 (1997), Seiten 247-254
Bezug genommen.Accordingly, when the temperature of the fuel and the ambient gas during combustion within the combustion chamber is restricted to a level lower than or equal to the temperature at which the growth of the hydrocarbon ends up on the way, soot is not generated. It is therefore possible to restrict the temperature of the fuel and the ambient gas during combustion within the combustion chamber to a level less than or equal to the temperature at which the growth of the hydrocarbon ends by adjusting the heat absorption amount of the gas surrounding the fuel. On the other hand, the hydrogen whose growth ends before it becomes soot can be easily purified by a post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic principle of the new combustion system. The internal combustion engine using the new combustion system is already under the number of the applicant EP 0 879 946 A been registered. Further, reference is made to Yanagihara H. et al .: "A study of diesel combustion under uniformly higher dispersed composition formation", JSAE Review 18 (1997), pages 247-254.
Bei
dem neuen Verbrennungssystem ist der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt,
zu dem eine stabile Verbrennung erzielt werden kann, dabei auf einen
verhältnismäßig engen
Kurbelwinkelbereich begrenzt. Wenn also der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
vorgezogen wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch das komprimierte
Hochtemperaturgas lange aufgeheizt, so dass die Temperatur des Kraftstoffs
und des Umgebungsgases während
der Verbrennung hoch wird. Da der Kohlenwasserstoff zu Ruß anwächst, wird
daher Rauch erzeugt. Wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt dagegen
verzögert
wird, wird die Temperatur des eingespritzten Kraftstoffs nicht so
sehr erhöht,
so dass der meiste Kraftstoff nicht verbrennt, was zu einer Fehlzündung führt. Bei
diesem neuen Verbrennungssystem existiert also ein optimaler Kurbelwinkelbereich,
in dem es bezogen auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt weder zu
Rauch noch zur Fehlzündung
kommt, weswegen es für
den Fall, dass die neue Verbrennung durchgeführt wird, notwendig ist, die
Kraftstoffeinspritzung im optimalen Kurbelwinkelbereich durchzuführen.at
the new combustion system is the fuel injection time,
to which a stable combustion can be achieved, while a
relatively tight
Crank angle range limited. So if the fuel injection timing
is preferred, the injected fuel through the compressed
High temperature gas heated up long, so the temperature of the fuel
and the ambient gas during
the combustion gets high. As the hydrocarbon increases to soot,
therefore smoke is generated. When the fuel injection timing against
delayed
becomes, the temperature of the injected fuel is not so
very elevated,
so most of the fuel does not burn, resulting in a misfire. at
This new combustion system therefore has an optimum range of crank angles.
in which it related to the fuel injection timing neither
Smoke still to the misfire
comes, why it for
the case that the new combustion is performed is necessary, the
Carry out fuel injection in the optimum crank angle range.
Allerdings ändert sich
der optimale Kurbelwinkelbereich, in dem eine stabile Verbrennung
erzielt werden kann, leicht mit den Umweltbedingungen, etwa mit
dem Klima. Durch die Änderung
der Umweltbedingungen kommt es daher auch dann zu Rauch oder zu
Fehlzündungen,
wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt innerhalb des optimalen Kurbelwinkelbereichs
gesteuert wird, der zuvor entsprechend dem Betriebszustand der Maschine
festgelegt wird.However, it changes
the optimum crank angle range in which a stable combustion
can be achieved easily with the environmental conditions, such as with
the climate. By the change
The environmental conditions are therefore also smoke or too
Misfires
when the fuel injection timing is within the optimum crank angle range
is controlled in advance according to the operating state of the machine
is determined.
Abgesehen
davon wird auf die DE
196 12 179 C1 verwiesen, die ein Verfahren zur Steuerung der
Verbrennung in einer herkömmlichen
Brennkraftmaschine offenbart. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe eines
Körperschallsensors
das Verbrennungsgeräusch
einzelner Zylinder gemessen und der Messwert jedes Zylinders mit
einem Schwellenwert verglichen. Falls der Schwellenwert überschritten
wird, wird entschieden, dass die Verbrennung im jeweiligen Zylinder
begonnen hat. Durch Vorschieben oder Verzögern des Einspritzzeitpunkts
wird eine unterschiedliche Drehmomentabgabe der einzelnen Zylindern
ausgeglichen, die durch Bearbeitungstoleranzen bei der Fertigung
der Brennkraftmaschine verursacht wird.Apart from that, on the DE 196 12 179 C1 which discloses a method of controlling combustion in a conventional internal combustion engine. For this purpose, the combustion noise of individual cylinders is measured by means of a structure-borne sound sensor and the measured value of each cylinder is compared with a threshold value. If the threshold is exceeded, it is decided that combustion has started in the respective cylinder. By advancing or retarding the injection timing, a different torque output of the individual cylinders is compensated, which is caused by machining tolerances in the manufacture of the internal combustion engine.
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNGSUMMARY
THE INVENTION
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine neue Art von Verbrennung durchzuführen, die
weder Rauch noch Fehlzündungen
erzeugt.task
The invention is to carry out a new type of combustion, the
neither smoke nor misfires
generated.
Die
obige Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des unabhängigen Anspruchs
gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
offenbaren weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung.The
The above object is achieved by the feature combination of the independent claim
solved. The
dependent
claims
disclose further advantageous embodiments of the invention.
Die
obige Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass für
eine Brennkraftmaschine gesorgt wird, die so aufgebaut ist, dass
eine Erzeugungsmenge an Ruß allmählich auf
einen Höchstwert
ansteigt, wenn die Menge eines innerhalb einer Brennkammer zugeführten Inertgases
ansteigt, wobei sie versehen ist mit einer Inertgasmengensteuerungseinrichtung
zur Beschränkung
der Temperatur eines Kraftstoffs und eines Umgebungsgases zum Zeitpunkt
einer Verbrennung innerhalb der Brennkammer auf eine Temperatur,
die niedriger ist als eine Temperatur, wenn Ruß erzeugt wird, indem die Menge
des innerhalb der Brennkammer zugeführten Inertgases auf mehr als
die Menge des Inertgases eingestellt wird, wenn die Erzeugungsmenge
des Rußes den
Höchstwert
einnimmt, einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Drehmomentänderungsbetrags
der Maschinenleistung und einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung
des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, so dass der Drehmomentänderungsbetrag innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs liegt.The
The above object is achieved by the invention
achieved that for
an internal combustion engine is provided, which is constructed so that
a generation amount of soot gradually
a maximum
increases as the amount of an inert gas supplied within a combustion chamber
increases, being provided with an inert gas amount control means
for limitation
the temperature of a fuel and an ambient gas at the time
combustion within the combustion chamber to a temperature
which is lower than a temperature when soot is generated by the amount
of the inert gas supplied within the combustion chamber to more than
the amount of inert gas is set when the production amount
of soot
maximum value
a detecting means for detecting a torque change amount
the machine power and a control device for control
of the fuel injection timing, so that the amount of torque change within
a predetermined range.
Des
Weiteren kann bei der obigen Brennkraftmaschine die Einspritzsteuerungseinrichtung
erfindungsgemäß den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
unter Berücksichtigung
des erfassten Drehmomentänderungsbetrags
steuern.Of
Further, in the above internal combustion engine, the injection control device
According to the invention, the fuel injection time
considering
the detected torque change amount
Taxes.
Darüber hinaus
kann bei der obigen Brennkraftmaschine die Einspritzzeitpunktsteuerungseinrichtung
erfindungsgemäß den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
in Abhängigkeit
von dem erfassten Drehmomentänderungsbetrag
derart ändern,
dass der Einspritzzeitpunkt vorgezogen oder verzögert wird, wenn der erfasste
Drehmomentänderungsbetrag nicht
innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.Moreover, in the above internal combustion engine, according to the present invention, the injection timing control means may change the fuel injection timing depending on the detected torque change amount so that the injection timing is advanced or retarded when the detected torque change amount not within the predetermined range.
Außerdem kann
bei der obigen Brennkraftmaschine die Einspritzzeitpunktsteuerungseinrichtung
erfindungsgemäß den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
vorziehen, wenn der Drehmomentänderungsbetrag
größer als
der vorbestimmte Bereich wird, und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
verzögern,
wenn der Drehmomentänderungsbetrag
kleiner als der vorbestimmte Bereich wird.In addition, can
in the above internal combustion engine, the injection timing control means
According to the invention, the fuel injection time
if the amount of torque change
greater than
becomes the predetermined range, and the fuel injection timing
delay,
when the torque change amount
becomes smaller than the predetermined range.
Des
Weiteren kann bei der obigen Brennkraftmaschine die Erfassungseinrichtung
erfindungsgemäß einen
mittleren Drehmomentänderungsbetrag
aller Zylinder erfassen und die Einspritzzeitpunktsteuerungseinrichtung
den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt jedes Zylinders so steuern, dass
der mittlere Drehmomentänderungsbetrag
innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Anstelle dessen kann
die Erfassungseinrichtung auch den Drehmomentänderungsbetrag an jedem Zylinder
erfassen und die Einspritzzeitpunktsteuerungseinrichtung den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
an jedem Zylinder so steuern, dass der Drehmomentänderungs betrag
jedes Zylinders innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.Of
Further, in the above internal combustion engine, the detection means
According to the invention a
mean amount of torque change
of all cylinders and the injection timing controller
control the fuel injection timing of each cylinder so that
the mean amount of torque change
within the predetermined range. Instead, you can
the detector also detects the amount of torque change on each cylinder
and the injection timing control means detects the fuel injection timing
on each cylinder so control that the amount of torque change
each cylinder is within the predetermined range.
Wenn
sich die Verbrennung verschlechtert, erhöht sich die Drehmomentänderung
der Maschinenleistung, weswegen es möglich ist, auf Grundlage des
Drehmomentänderungsbetrags
der Maschinenleistung zu urteilen, ob sich die Verbrennung verschlechtert
hat oder nicht. Wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorgezogen
wird, nimmt außerdem der
Drehmomentänderungsbetrag
der Maschinenleistung allmählich
ab, wobei jedoch Rauch erzeugt wird, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
zu sehr vorgezogen wird. Wenn der Drehmomentänderungsbetrag der Maschinenleistung
auf einen bestimmten Bereich gesteuert wird, lässt sich also eine verbesserte
Verbrennung erzielen, die weder Fehlzündungen noch Rauch erzeugt.If
As the combustion deteriorates, the torque change increases
the machine performance, which is why it is possible, based on the
Torque change amount
To judge the machine performance, whether the combustion deteriorates
or not. When the fuel injection timing is advanced
will take, as well
Torque variation amount
the engine power gradually
however, smoke is generated when the fuel injection timing
is too much preferred. When the torque change amount of engine power
Controlled to a specific area, so can be an improved
Achieve combustion that produces neither misfire nor smoke.
Diese
Kurzdarstellung der Erfindung beschreibt nicht unbedingt alle notwendigen
Merkmale, weswegen die Erfindung auch in Form einer Unterkombination
dieser beschriebenen Merkmale vorliegen kann.These
Brief description of the invention does not necessarily describe all necessary
Features, why the invention in the form of a sub-combination
these described features may be present.
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGENSUMMARY
THE DRAWINGS
1 zeigt
eine allgemeine Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine der Kompressionszündungsbauart; 1 shows a general view of a compression ignition type of internal combustion engine according to the invention;
2 zeigt
graphisch die Änderung
des Drosselöffnungsgrads,
des AGR-Verhältnisses,
des abgegebenen Drehmoments und der jeweiligen Mengen an Rauch,
HC, CO und NOx entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis; 2 graphically shows the change of the throttle opening degree, the EGR ratio, the output torque and the respective amounts of smoke, HC, CO and NOx according to the air-fuel ratio;
3A und 3B stellen
als graphische Darstellung den Verbrennungsdruck als Funktion des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
dar; 3A and 3B represent as a graph the combustion pressure as a function of the air-fuel ratio;
4 zeigt
den Molekularaufbau des Kraftstoffs; 4 shows the molecular structure of the fuel;
5 zeigt
graphisch die Beziehung zwischen der Erzeugungsmenge an Ruß und dem AGR-Verhältnis; 5 graphically shows the relationship between the generation amount of soot and the EGR ratio;
6 zeigt
graphisch den Zusammenhang zwischen der Gesamtmenge an Einlassgas
und der geforderten Belastung; 6 graphically shows the relationship between the total amount of intake gas and the required load;
7 zeigt
graphisch einen ersten Betriebsbereich I und einen zweiten Betriebsbereich
II; 7 shows graphically a first operating range I and a second operating range II;
8 zeigt
graphisch das Ausgangssignal eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors; 8th graphically shows the output of an air-fuel ratio sensor;
9 zeigt
graphisch einen Öffnungsgrad eines
Drosselventils, einen Öffnungsgrad
eines AGR-Steuerventils, ein AGR-Verhältnis, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einen
Einspritzzeitpunkt und eine Einspritzmenge bei der geforderten Belastung; 9 graphically shows an opening degree of a throttle valve, an opening degree of an EGR control valve, an EGR ratio, an air-fuel ratio, an injection timing, and an injection amount at the demanded load;
10 zeigt
graphisch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem ersten Betriebsbereich
I; 10 graphically shows an air-fuel ratio in a first operating region I;
11A und 11B zeigen
ein Kennfeld eines Ziel-Öffnungsgrads
des Drosselventils und dergleichen; 11A and 11B show a map of a target opening degree of the throttle valve and the like;
12A und 12B zeigen
ein Kennfeld einer Einspritzmenge Q und eines Einspritzstartzeitpunkts θS; 12A and 12B show a map of an injection amount Q and an injection start timing θS;
13 zeigt
graphisch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem zweiten Verbrennungsmodus; 13 graphically shows an air-fuel ratio in a second combustion mode;
14A und 14B zeigen
ein Kennfeld eines Ziel-Öffnungsgrads
des Drosselventils und dergleichen; 14A and 14B show a map of a target opening degree of the throttle valve and the like;
15A und 15B zeigen
ein Kennfeld der Einspritzmenge Q und des Einspritzstartzeitpunkts θS; 15A and 15B show a map of the injection amount Q and the injection start timing θS;
16 zeigt
die Änderung
des Kurbelwinkels über
die Zeit; 16 shows the change of the crank angle over time;
17 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Berechnung der Abweichung des Drehmoments
im ersten Ausführungsbeispiel; 17 shows a flowchart for calculating the deviation of the torque in the first embodiment;
18 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Steuerung des Maschinenbetriebs im ersten
Ausführungsbeispiel; 18 shows a flowchart for controlling the engine operation in the first embodiment example;
19 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Berechnung zur Abweichung des Drehmoments
im zweiten Ausführungsbeispiel; 19 shows a flowchart for calculating the deviation of the torque in the second embodiment;
20 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Steuerung des Maschinenbetriebs im zweiten
Ausführungsbeispiel; 20 shows a flowchart for controlling the engine operation in the second embodiment;
21A und 21B zeigen
einen Zusammenhang zwischen einem Druck auf ein Gaspedal, einer
Drehzahl und einer Einspritzmenge zum Verringern der Änderung
des abgegebenen Drehmoments beim Umschalten des Verbrennungszustands; 21A and 21B show a relationship between a pressure on an accelerator pedal, a rotational speed, and an injection amount for decreasing the change of the output torque when switching the combustion state;
22A und 22B zeigen
ein Kennfeld einer Einspritzmenge zur Verringerung der Änderung des
abgegebenen Drehmoments beim Umschalten des Verbrennungszustands; 22A and 22B show a map of an injection amount for reducing the change of the output torque when switching the combustion state;
23A und 23B zeigen
die Änderung der
Einspritzmenge zur Verringerung der Änderung des abgegebenen Drehmoments
beim Umschalten des Verbrennungszustands; 23A and 23B show the change in the injection amount for reducing the change of the output torque when switching the combustion state;
24 zeigt
ein Kennfeld der Einspritzmenge; 24 shows a map of the injection quantity;
25 zeigen
den ersten Betriebsbereich I und den zweiten Betriebsbereich II
zum Umschalten der Verbrennung auf Grundlage des geforderten Drehmoments; 25 show the first operating region I and the second operating region II for switching the combustion on the basis of the required torque;
26A und 26B zeigen
als graphische Darstellung das geforderte Drehmoment; 26A and 26B show as a graph the required torque;
27 zeigt
ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im ersten Betriebsbereich I zum Umschalten der Verbrennung auf Grundlage
des geforderten Drehmoments; 27 shows an air-fuel ratio in the first operating region I for switching the combustion based on the required torque;
28A und 28B zeigen
ein Kennfeld der Einspritzmenge und des Einspritzstartzeitpunkts zum
Umschalten der Verbrennung auf Grundlage des geforderten Drehmoments; 28A and 28B show a map of the injection amount and the injection start timing for switching the combustion based on the requested torque;
29A und 29B und 29C zeigen ein Kennfeld des Ziel-Öffnungsgrads
des Drosselventils und des AGR-Steuerventils
sowie den Ziel-Kraftstoffdruck zum Umschalten der Verbrennung auf
Grundlage des geforderten Drehmoments; 29A and 29B and 29C show a map of the target opening degree of the throttle valve and the EGR control valve and the target fuel pressure for switching the combustion based on the required torque;
30 zeigt
ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im zweiten Betriebsbereich II zum Umschalten der Verbrennung auf
Grundlage des geforderten Drehmoments; 30 shows an air-fuel ratio in the second operating region II for switching the combustion based on the required torque;
31A und 31B zeigen
ein Kennfeld der Einspritzmenge und des Einspritzstartzeitpunkts zum
Umschalten der Verbrennung auf Grundlage des geforderten Drehmoments; 31A and 31B show a map of the injection amount and the injection start timing for switching the combustion based on the requested torque;
32A und 32B und 32C zeigen ein Kennfeld des Ziel-Öffnungsgrads
des Drosselventils und des AGR-Steuerventils
sowie des Ziel-Kraftstoffdrucks zum Umschalten der Verbrennung auf
Grundlage des geforderten Drehmoments; 32A and 32B and 32C show a map of the target opening degree of the throttle valve and the EGR control valve and the target fuel pressure for switching the combustion based on the required torque;
33 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Steuerung des Maschinenbetriebs, um die Verbrennung auf
Grundlage des geforderten Drehmoments umzuschalten; und 33 shows a flowchart for controlling the engine operation to switch the combustion based on the required torque; and
34 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Steuerung des Maschinenbetriebs, um die Verbrennung auf
Grundlage des geforderten Drehmoments umzuschalten. 34 FIG. 10 is a flowchart for controlling the engine operation to switch the combustion based on the requested torque. FIG.
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION
THE PREFERRED EMBODIMENTS
1 zeigt
einen Fall, bei dem die Erfindung bei einer viertaktigen Brennkraftmaschine
der Kompressionszündungsbauart
angewandt wird. 1 Fig. 14 shows a case where the invention is applied to a compression-ignition type four-cycle internal combustion engine.
In 1 bezeichnet
die Bezugszahl 1 einen Maschinenkörper, die Bezugszahl 2 einen
Zylinderblock, die Bezugszahl 3 einen Zylinderkopf, die
Bezugszahl 4 einen Kolben, die Bezugszahl 5 eine Brennkammer,
die Bezugszahl 6 ein elektrisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzventil,
die Bezugszahl 7 ein Einlassventil, die Bezugszahl 8 einen
Einlasskanal, die Bezugszahl 9 ein Auslassventil und die
Bezugszahl 10 einen Auslasskanal. Der Einlasskanal 8 ist über ein
endsprechendes Einlassabzweigrohr 11 mit einem Ausgleichsbehälter 12 verbunden,
während
der Ausgleichsbehälter 12 über ein
Einlassrohr 13 und einen Zwischenkühler 14 mit einem
Auflader, beispielsweise einem Auslassabschnitt eines Verdichters 16 eines
Abgasturboladers 15, verbunden ist. Der Einlassabschnitt
des Verdichters 16 steht über ein Lufteinlassrohr 17 mit einem
Luftfilter 18 in Verbindung, wobei innerhalb des Lufteinlassrohrs 17 ein
von einem Schrittmotor 19 angetriebenes Drosselventil 20 angeordnet
ist.In 1 denotes the reference number 1 a machine body, the reference number 2 a cylinder block, the reference number 3 a cylinder head, the reference number 4 a piston, the reference number 5 a combustion chamber, the reference number 6 an electrically controlled fuel injection valve, the reference numeral 7 an inlet valve, the reference number 8th an inlet channel, the reference number 9 an exhaust valve and the reference number 10 an outlet channel. The inlet channel 8th is over an end inlet branch pipe 11 with a surge tank 12 connected while the expansion tank 12 via an inlet pipe 13 and an intercooler 14 with a supercharger, for example an outlet section of a compressor 16 an exhaust gas turbocharger 15 , connected is. The inlet section of the compressor 16 is above an air intake pipe 17 with an air filter 18 in conjunction, being inside the air intake pipe 17 one from a stepper motor 19 driven throttle valve 20 is arranged.
Der
Auslasskanal 10 steht andererseits über einen Abgaskrümmer 21 und
ein Auspuffrohr 22 mit dem Einlassabschnitt einer Abgasturbine 23 des
Abgasturboladers 15 in Verbindung, während der Auslassabschnitt
der Abgasturbine 23 über
ein Auspuffrohr 24 mit einem Kat 26 in Verbindung
steht, der in sich einen Katalysator 25 mit Oxidationsfunktion
enthält.
Innerhalb des Abgaskrümmers 21 ist
ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 27 angeordnet.The outlet channel 10 On the other hand, there is an exhaust manifold 21 and an exhaust pipe 22 with the inlet section of an exhaust gas turbine 23 the exhaust gas turbocharger 15 in connection, while the exhaust section of the exhaust gas turbine 23 over an exhaust pipe 24 with a cat 26 communicating in itself a catalyst 25 containing oxidation function. Inside the exhaust manifold 21 is an air-fuel ratio sensor 27 arranged.
Ein
mit dem Auslassabschnitt des Kats 26 verbundenes Auspuffrohr 28 und
das stromabwärts vom
Drosselventil 20 gelegene Lufteinlassrohr 17 sind
miteinander über
einen AGR-Trakt 29 verbunden, wobei innerhalb des AGR-Trakts 29 ein
von einem Schrittmotor 30 angetriebenes AGR-Steuerventil 31 angeordnet
ist. Des Weiteren ist innerhalb des AGR-Trakts 29 ein Zwischenkühler 32 zum
Kühlen eines
im AGR-Trakt 29 strömenden
AGR-Gases angeordnet. Bei dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
wird in den Zwischenkühlern 32 ein
Maschinenkühlwasser
eingeleitet und wird das AGR-Gas durch das Maschinenkühlwasser
gekühlt.One with the outlet section of the cat 26 connected exhaust pipe 28 and the downstream of the throttle valve 20 located air intake pipe 17 are together via an AGR tract 29 being within the EGR tract 29 one from a stepper motor 30 driven EGR control valve 31 is arranged. Furthermore, within the AGR tract 29 an intercooler 32 for cooling one in the AGR tract 29 arranged flowing EGR gas. At the in 1 shown embodiment is in the intercoolers 32 an engine cooling water is introduced and the EGR gas is cooled by the engine cooling water.
Des
Weiteren ist das Kraftstoffeinspritzventil 6 über ein
Kraftstoffzuführrohr 33 mit
einem Kraftstoffspeicher, einem sogenannten Common-Rail 34 verbunden.
Der Kraftstoff wird dem Common-Rail 34 über eine elektrisch gesteuerte
Kraftstoffpumpe 35 zugeführt, deren Abgabemenge änderbar
ist. Der dem Common-Rail 34 zugeführte Kraftstoff wird dem Kraftstoffeinspritzventil 6 über das
jeweilige Kraftstoffzuführrohr 33 zugeführt. In
dem Common-Rail 34 ist ein Kraftstoffdrucksensor 36 zum
Erfassen des Kraftstoffdrucks innerhalb des Common-Rails 34 eingebaut,
damit die Abgabemenge der Kraftstoffpumpe 35 so gesteuert
werden kann, dass der Kraftstoffdruck innerhalb des Common-Rails 34 auf
Basis eines Ausgangssignals des Kraftstoffdrucksensors 36 zu
einem Ziel-Kraftstoffdruck
wird.Furthermore, the fuel injection valve 6 via a fuel supply pipe 33 with a fuel storage, a so-called common rail 34 connected. The fuel becomes the common rail 34 via an electrically controlled fuel pump 35 supplied, the discharge amount is changeable. The the common rail 34 supplied fuel is the fuel injector 6 over the respective Kraftstoffzuführrohr 33 fed. In the common rail 34 is a fuel pressure sensor 36 for detecting the fuel pressure within the common rail 34 built-in, so that the discharge amount of the fuel pump 35 can be controlled so that the fuel pressure within the common rail 34 based on an output signal of the fuel pressure sensor 36 becomes a target fuel pressure.
Wie
in 1 gezeigt ist, ist außerdem eine Kurbelwelle 37 mit
einem Automatikgetriebe 38 verbunden.As in 1 is shown is also a crankshaft 37 with an automatic transmission 38 connected.
Eine
elektronische Steuerungseinheit 40 besteht aus einem Digitalcomputer
und ist mit einem Festwertspeicher (ROM) 42, einem Direktzugriffspeicher
(RAM) 43, einem Mikroprozessor (CPU) 44, einem
Eingabebaustein 45 und einem Ausgabebaustein 46 versehen,
die miteinander über
einen bidirektionalen Bus 41 verbunden sind. Das Ausgangssignal
vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 27 und das
Ausgangssignal vom Kraftstoffdrucksensor 36 werden jeweils über einen
entsprechenden AD-Wandler 47 in den Eingabebaustein 45 eingegeben.
Mit einem Gaspedal 50 ist ein Belastungssensor 51 zum
Erzeugen einer Ausgangsspannung proportional zum Niederdrückbetrag
L des Gaspedals 50 verbunden, wobei die Ausgangsspannung
des Belastungssensors 51 über den entsprechenden AD-Wandler 47 in
den Eingabebaustein 45 eingegeben wird. Des Weiteren ist
mit dem Eingabebaustein 45 ein Kurbelwinkelsensor 52 verbunden,
der jedes Mal, wenn sich die Kurbelwelle um beispielsweise 30 Grad
dreht, einen Abgabeimpuls erzeugt. Darüber hinaus werden in den Eingabebaustein 45 ein
die Fahrzeuggeschwindigkeit angebender Abgabeimpuls vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 53 und
ein Ausgangssignal eines Neutralsensors 54 eingegeben,
der erfasst, ob sich das Automatikgetriebe 38 in einer
neutralen Position befindet. Außerdem
wird in den Eingabebaustein 45 ein Ausgangssignal eines Leerlaufschalters 55 eingegeben,
der erfasst, ob die Stellung des Drosselventils 20 einem
Leerlauföffnungsgrad
entspricht oder nicht. Im Gegensatz dazu ist der Ausgabebaustein 46 über die
dem Ausgabebaustein 46 entsprechende Antriebsschaltung
mit dem Kraftstoffeinspritzventil 6, dem Schrittmotor 19 zum
Steuern des Drosselventils, dem Schrittmotor 30 zum Steuern
des AGR-Steuerventils und der Kraftstoffpumpe 35 verbunden.An electronic control unit 40 consists of a digital computer and is equipped with a read-only memory (ROM) 42 , a random access memory (RAM) 43 , a microprocessor (CPU) 44 , an input block 45 and an output module 46 provided to each other via a bidirectional bus 41 are connected. The output signal from the air-fuel ratio sensor 27 and the output signal from the fuel pressure sensor 36 are each via a corresponding AD converter 47 into the input block 45 entered. With an accelerator 50 is a load sensor 51 for generating an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 50 connected, the output voltage of the load sensor 51 via the corresponding AD converter 47 into the input block 45 is entered. Furthermore, with the input block 45 a crank angle sensor 52 connected, each time when the crankshaft rotates by 30 degrees, for example, generates a dispensing pulse. In addition, in the input block 45 a vehicle speed indicative output pulse from the vehicle speed sensor 53 and an output of a neutral sensor 54 entered, which detects whether the automatic transmission 38 in a neutral position. It also enters the input block 45 an output signal of an idle switch 55 entered, which detects whether the position of the throttle valve 20 corresponds to an idling opening degree or not. In contrast, the output device is 46 via the output module 46 corresponding drive circuit with the fuel injection valve 6 , the stepper motor 19 for controlling the throttle valve, the stepping motor 30 for controlling the EGR control valve and the fuel pump 35 connected.
2 zeigt
ein Versuchsbeispiel, das die Änderung
des abgegebenen Drehmoments und die Änderung der Abgabemenge an
Rauch, HC, CO und NOx angibt, wenn während des Maschinenbetriebs bei
geringer Last das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
A/F (Abszissenachse in 2) geändert wird, indem der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 und das AGR-Verhältnis
eingestellt werden. Wie sich aus 2 ergibt,
ist das AGR-Verhältnis
in diesem Versuchsbeispiel umso größer, je kleiner das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
ist, und beträgt
das AGR-Verhältnis
größer oder
gleich 65 %, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner oder gleich dem
stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis von
14,6 ist. 2 FIG. 12 shows an experimental example indicating the change of the output torque and the change of the discharge amount of smoke, HC, CO and NOx when the air-fuel ratio A / F (abscissa axis in FIG 2 ) is changed by the opening degree of the throttle valve 20 and the EGR ratio are adjusted. As it turned out 2 If the air-fuel ratio is less than or equal to the stoichiometric ratio, the smaller the air-fuel ratio A / F is, the larger the EGR ratio becomes in this experimental example, and the EGR ratio is greater than or equal to 65% Air-fuel ratio is 14.6.
Wie
in 2 gezeigt ist, beginnt die Erzeugungsmenge an
Rauch im Fall einer Verringerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
A/F durch Erhöhen des
AGR-Verhältnisses
anzusteigen, wenn sich das AGR-Verhältnis 40 % nähert und
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
A/F etwa 30 erreicht. Wenn dann das AGR-Verhältnis weiter erhöht und das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
gesenkt wird, erhöht
sich die Erzeugungsmenge an Rauch plötzlich, bis sie einen Höchstwert
erreicht. Wenn dann das AGR-Verhältnis weiter
erhöht
und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
A/F gesenkt wird, fällt
die Erzeugungsmenge an Rauch abrupt ab und erreicht die Erzeugungsmenge
an Rauch, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F bei
gleichzeitiger Einstellung des AGR-Verhältnisses auf einen Wert von
größer oder
gleich 75 % 15,0 nähert,
beinahe 0. Es wird also kaum Ruß erzeugt.
Zu diesem Zeitpunkt ist das abgegebene Drehmoment der Maschine etwas
und ist die Erzeugungsmenge an NOx deutlich geringer. Die jeweilige
Erzeugungsmenge an HC und CO beginnen zu diesem Zeitpunkt dagegen
anzusteigen.As in 2 In the case of reducing the air-fuel ratio A / F, by increasing the EGR ratio, the generation amount of smoke starts to increase as the EGR ratio approaches 40% and the air-fuel ratio A / F approaches approximately 30% reached. Then, when the EGR ratio is further increased and the air-fuel ratio A / F is lowered, the generation amount of smoke suddenly increases until it reaches a maximum value. Then, when the EGR ratio is further increased and the air-fuel ratio A / F is lowered, the generation amount of smoke abruptly drops and the generation amount of smoke reaches when the air-fuel ratio A / F is adjusted while the air-fuel ratio A / F is set EGR ratio approaches greater than or equal to 75% 15.0, close to 0. Thus, soot is hardly produced. At this time, the output torque of the engine is a little, and the generation amount of NOx is much lower. The respective production amount of HC and CO start to rise at this time against it.
3A zeigt
die Änderung
des Verbrennungsdrucks innerhalb der Brennkammer 5, wenn das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
nahe bei 21 liegt und die Erzeugungsmenge an Rauch am größten ist, während 3B die Änderung
des Verbrennungsdrucks innerhalb der Brennkammer 5 zeigt,
wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F nahe bei 18 befindet
die Erzeugungsmenge an Rauch im Großen und Granzen 0 ist. Wie
sich aus dem Vergleich zwischen den 3A und 3B ergibt,
ist der Verbrennungsdruck im Fall von 3B, in
dem die Erzeugungsmenge an Rauch im Großen und Ganzen 0 beträgt, kleiner
als im Fall von 3A, in dem die Erzeugungsmenge
an Rauch groß ist. 3A shows the change in the combustion pressure within the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is close to 21 and the generation amount of smoke is greatest while 3B the change in combustion pressure within the combustion chamber 5 When the air-fuel ratio A / F is close to 18, the generation amount of smoke is large and grain 0 is 0. As can be seen from the comparison between the 3A and 3B results, the combustion pressure in the case of 3B in which the amount of smoke produced by and large is 0 is smaller than in the case of 3A in which the generation amount of smoke is large.
Aus
den in den 2 und 3 gezeigten
Versuchsergebnissen lassen sich die folgenden Schlussfolgerungen
ziehen. Und zwar ist zunächst die
Erzeugungsmenge an NOx, wie in 2 gezeigt ist,
deutlich geringer, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F kleiner oder gleich
15,0 ist, und beträgt
die Erzeugungsmenge an Rauch im Großen und Ganzen 0. Eine geringere
Erzeugungsmenge an NOx bedeutet eine Verringerung des Verbrennungstemperatur
innerhalb der Brennkammer 5, weswegen sich sagen lässt, dass
die Verbrennungstemperatur innerhalb der Brennkammer 5 gering
ist, wenn kaum Ruß erzeugt
wird. Das gleiche lässt
sich zu 3 sagen. Und zwar ist in dem
Zustand von 3B, in dem kaum Ruß erzeugt
wird, der Verbrennungsdruck gering, so dass die Verbrennungstemperatur
innerhalb der Brennkammer 5 gering ist.From the into the 2 and 3 The following conclusions can be drawn from the test results shown. Namely, first, the generation amount of NOx, as in 2 is significantly lower when the air-fuel ratio A / F is equal to or smaller than 15.0, and the generation amount of smoke is generally 0. The smaller generation amount of NOx means a reduction in the combustion temperature within the combustion chamber 5 , which is why it can be said that the combustion temperature within the combustion chamber 5 low is when hardly soot is produced. The same can be said for 3 say. And that is in the state of 3B , in which hardly soot is produced, the combustion pressure is low, so that the combustion temperature within the combustion chamber 5 is low.
Zweitens
nimmt, wie in 2 gezeigt ist, die Abgabemenge
an HC und CO zu, wenn die Erzeugungsmenge an Rauch bzw. die Erzeugungsmenge an
Ruß im
Großen
und Ganzen 0 beträgt.
Das bedeutet, dass der Kohlenwasserstoff abgegeben wird, ohne zu
Ruß anzuwachsen.
Und zwar wird in einem geradkettigen Kohlenwasserstoff oder einem
aromatischen Kohlenwasserstoff, wie er in 4 gezeigt
ist und im Kraftstoff enthalten ist, aufgrund thermischer Zerlegung
eine Vorstufe des Rußes
gebildet, wenn die Temperatur im Zustand eines Sauerstoffmangels ansteigt,
und entsteht Ruß,
der aus einem hauptsächlich
aus einer Aggregation von Kohlenstoffatomen gebildeten Feststoff
besteht. Der tatsächliche Erzeugungsprozess
des Rußes
ist in diesem Fall komplex und es bleibt unbestimmt, welchen Zustand die
Vorstufe des Rußes
einnimmt, jedoch wächst
der in 4 gezeigte Kohlenwasserstoff auf jeden Fall über die
Vorstufe des Rußes
zum Ruß an.
Wenn die Erzeugungsmenge an Ruß im
Großen
und Ganzen 0 beträgt,
nimmt demnach, wie oben erwähnt
wurde, jedoch die Abgabemenge an HC und CO wie in 2 gezeigt
zu, wobei das HC zu diesem Zeitpunkt der Vorstufe des Rußes oder
dem Kohlenwasserstoff im Zustand davor entspricht.Second, as in 2 2, the discharge amount of HC and CO is shown when the generation amount of smoke and the generation amount of soot are, by and large, zero. This means that the hydrocarbon is released without growing into soot. Namely, in a straight-chain hydrocarbon or an aromatic hydrocarbon, as in 4 is shown and contained in the fuel, due to thermal decomposition, a precursor of the soot is formed when the temperature rises in a state of oxygen deficiency, and soot resulting from a solid mainly composed of an aggregation of carbon atoms is formed. The actual production process of the soot is complex in this case and it remains undetermined which state the precursor of the soot occupies, but the in 4 In any case, shown hydrocarbon via the precursor of the carbon black to the soot. Therefore, as mentioned above, when the generation amount of soot is generally 0, the discharge amount of HC and CO as in FIG 2 shown, wherein the HC at this time corresponds to the precursor of the carbon black or the hydrocarbon in the state before.
Wenn
die Überlegungen
auf Grundlage der in den 2 und 3 gezeigten
Versuchsergebnisse geordnet werden, beträgt die Erzeugungsmenge an Ruß im Großen und
Ganzen 0, wenn die Verbrennungstemperatur innerhalb der Brennkammer 5 gering
ist, so dass aus der Brennkammer 5 die Vorstufe des Rußes oder
der Kohlenwasserstoff im Zustand davor abgegeben werden. Durch weitere
ins Detail gehende Versuche und Untersuchungen ergab sich, dass
das Wachstum des Rußes
unterwegs endet bzw. kein Ruß erzeugt
wird, falls die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases
innerhalb der Brennkammer 5 kleiner oder gleich einer bestimmten Temperatur
sind, und dass Ruß erzeugt
wird, wenn die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases
innerhalb der Brennkammer 5 größer oder gleich einer bestimmten
Temperatur sind.If the considerations based on in the 2 and 3 As a whole, the amount of production of soot is 0 when the combustion temperature is within the combustion chamber 5 is low, leaving the combustion chamber 5 the precursor of the carbon black or the hydrocarbon are discharged in the state before. Further detailed experiments and investigations have shown that the growth of the soot ends on the way or no soot is produced, if the temperature of the fuel and the ambient gas within the combustion chamber 5 are less than or equal to a certain temperature, and that soot is generated when the temperature of the fuel and the ambient gas within the combustion chamber 5 are greater than or equal to a certain temperature.
Da
sich die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases zu dem
Zeitpunkt, wenn das Wachstum des Kohlenwasserstoffs mit dem Zustand der
Vorstufe des Rußes
endet bzw. sich die oben genannte bestimmte Temperatur aufgrund
verschiedener Ursachen wie der Art des Kraftstoffs, dem Verdichtungsverhältnis des
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und
dergleichen ändert,
lässt sich
in diesem Fall nicht sagen, wie hoch die Temperatur ist. Allerdings
steht die bestimmte Temperatur in enger Beziehung mit der Erzeugungsmenge
an NOx, so dass die bestimmte Temperatur zu einem gewissen Grad
anhand der Erzeugungsmenge an NOx festgelegt werden kann. Und zwar
verringert sich die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases
zum Zeitpunkt der Verbrennung mit ansteigendem AGR-Verhältnis, so
dass sich die Erzeugungsmenge an NOx verringert. Dabei wird kaum
Ruß erzeugt,
wenn die Erzeugungsmenge an NOx nahe bei 10 ppm oder weniger liegt.
Demnach fällt
die oben genannte bestimmte Temperatur im Großen und Ganzen mit der Temperatur
zusammen, bei der die Erzeugungsmenge an NOx beinahe 10 ppm (g/t)
oder weniger beträgt.There
the temperature of the fuel and the ambient gas to the
Time when the growth of the hydrocarbon with the state of
Precursor of the soot
ends or the above-mentioned specific temperature due
various causes such as the type of fuel, the compression ratio of
Air-fuel ratio and
like that changes,
let yourself
in this case do not say how high the temperature is. Indeed
the particular temperature is closely related to the amount of production
at NOx, so that the certain temperature to a certain extent
can be determined based on the amount of production of NOx. In fact
decreases the temperature of the fuel and the ambient gas
at the time of combustion with increasing EGR ratio, so
that the generation amount of NOx decreases. It hardly gets
Generates soot,
when the generation amount of NOx is close to 10 ppm or less.
Accordingly falls
the above specific temperature on the whole with the temperature
together in which the generation amount of NOx is almost 10 ppm (g / t)
or less.
Sobald
Ruß erzeugt
wurde, kann der Ruß nicht
durch die Nachbehandlung gereinigt werden, die den Katalysator mit
Oxidationsfunktion nutzt. Dagegen können durch die Nachbehandlung,
die den Katalysator mit Oxidations funktion nutzt, leicht die Vorstufe
des Rußes
oder der Kohlenwasserstoff des Zustands davor gereinigt werden.
In Anbetracht der Nachbehandlung durch den Katalysator mit Oxidationsfunktion
besteht somit ein großer
Unterschied zwischen der Abgabe des Kohlenwasserstoffs aus der Brennkammer 5 als
Vorstufe des Rußes
oder im Zustand davor und der Abgabe des Kohlenwasserstoffs aus
der Brennkammer 5 als Ruß. Das bei dieser Erfindung
eingesetzte neue Verbrennungssystem ist in erster Linie so aufgebaut,
dass es den Kohlenwasserstoff aus der Brennkammer 5 als
Vorstufe des Rußes
oder im Zustand davor abgibt, ohne dass innerhalb der Brennkammer 5 Ruß erzeugt
wird, und den Kohlenwasserstoff durch den Katalysator mit der Oxidationsfunktion
oxidiert.Once soot has been produced, the soot can not be cleaned by the post-treatment which utilizes the oxidation function catalyst. On the other hand, by the post-treatment using the catalyst having an oxidation function, the precursor of the carbon black or the hydrocarbon of the state before can be easily purified. In view of the post-treatment by the oxidation-function catalyst, therefore, there is a great difference between the discharge of the hydrocarbon from the combustion chamber 5 as precursor of the soot or in the state before and the discharge of the hydrocarbon from the combustion chamber 5 as soot. The new combustion system used in this invention is primarily designed to remove the hydrocarbon from the combustion chamber 5 as a precursor of the soot or in the state before giving off without being inside the combustion chamber 5 Soot is generated, and the hydrocarbon is oxidized by the catalyst having the oxidation function.
Damit
das Wachstum des Kohlenwasserstoffs im Zustand vor der Erzeugung
des Rußes
endet, muss die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases
zum Zeitpunkt der Verbrennung innerhalb der Brennkammer 5 auf
eine Temperatur beschränkt
werden, die niedriger ist als die Temperatur, bei der der Ruß erzeugt
wird. Es ist in diesem Fall klar verständlich, dass die endotherme
Wirkung des Gases, das sich beim Verbrennen des Kraftstoffs um den
Kraftstoff herum befindet, die Beschränkung der Temperatur des Kraftstoffs
und des Umgebungsgases in einem erheblichen Umfang beeinflusst.In order for the growth of the hydrocarbon to finish in the state before the production of the soot, the temperature of the fuel and the ambient gas at the time of combustion must be within the combustion chamber 5 be limited to a temperature lower than the temperature at which the soot is produced. It is clearly understood in this case that the endothermic effect of the gas, which occurs when the fuel is burnt is located around the fuel, which affects the limitation of the temperature of the fuel and the ambient gas to a considerable extent.
Wenn
nämlich
um den Kraftstoff herum nur Luft vorliegt, reagiert der verdampfte
Kraftstoff sofort mit dem Sauerstoff in der Luft und verbrennt.
In diesem Fall erhöht
sich die Temperatur der Luft abseits des Kraftstoffs nicht so sehr,
sondern kommt es nur zu einem deutlichen lokalen Temperaturanstieg
um den Kraftstoff herum. Das heißt, dass zu diesem Zeitpunkt
die Luft abseits von dem Kraftstoff kaum eine endotherme Wirkung
auf die Verbrennungshitze im Kraftstoff ausübt. Da es in diesem Fall lokal
zu einer deutlich erhöhten
Verbrennungstemperatur kommt, erzeugt unverbrannter Kohlenwasserstoff,
auf den die Verbrennungswärme
wirkt, den Ruß.If
namely
around the fuel only air is present, the vaporized reacts
Fuel immediately with the oxygen in the air and burn.
In this case increased
the temperature of the air away from the fuel is not so much
but it comes only to a significant local temperature rise
around the fuel. That means that at this time
the air off the fuel hardly any endothermic effect
on the combustion heat in the fuel exerts. Since it is local in this case
to a significantly increased
Combustion temperature comes, produces unburned hydrocarbon,
on the heat of combustion
works, the soot.
Falls
im Gegensatz dazu der Kraftstoff in einem Gasgemisch vorliegt, das
sich aus einer großen Menge
Inertgas und einer kleinen Menge Luft zusammensetzt, sind die Bedingungen
etwas anders. In diesem Fall diffundiert der verbrannte Kraftstoff
nach außen
und reagiert unter Verbrennung mit dem im Inertgas eingemischten
Sauerstoff. Da die Verbrennungswärme
in diesem Fall im äußeren Inertgas
absorbiert wird, erhöht
sich die Verbrennungstemperatur nicht so sehr. Die Verbrennungstemperatur
lässt sich
also auf ein niedriges Niveau beschränken. Das Vorhandensein des
Inertgases spielt also eine wichtige Rolle, um die Verbrennungstemperatur
zu beschränken,
wobei es möglich
ist, die Verbrennungstemperatur aufgrund der endothermen Wirkung
des Inertgases auf ein niedriges Niveau zu beschränken.If
in contrast, the fuel is present in a gas mixture, the
out of a large crowd
Inert gas and a small amount of air are the conditions
something else. In this case, the burnt fuel diffuses
outward
and reacts under combustion with the one mixed in the inert gas
Oxygen. Because the heat of combustion
in this case in the outer inert gas
absorbed, increased
the combustion temperature is not so much. The combustion temperature
let yourself
so restrict it to a low level. The presence of the
Inert gas therefore plays an important role in the combustion temperature
restrict,
where possible
is the combustion temperature due to the endothermic effect
of the inert gas to a low level.
Um
die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases auf eine niedrigere
Temperatur als die Temperatur zu beschränken, bei der Ruß erzeugt wird,
ist in diesem Fall eine Inertgasmenge notwendig, die zum Absorbieren
von genügend
Verbrennungswärme
ausreicht. Wenn die Kraftstoffmenge zunimmt, nimmt also damit auch
die notwendige Inertgasmenge zu. Dabei ist in diesem Fall die endotherme
Wirkung umso stärker,
je größer die
Wärmekapazität des Inertgases
ist, so dass für
das Inertgas ein Gas mit großer
Wärmekapazität zu bevorzugen ist.
Da CO2 und das AGR-Gas eine verhältnismäßig große Wärmekapazität haben,
lässt sich
angesichts dessen sagen, dass es vorzuziehen ist, das AGR-Gas als
Inertgas einzusetzen.In order to limit the temperature of the fuel and the ambient gas to a lower temperature than the temperature at which soot is generated, an amount of inert gas sufficient to absorb enough heat of combustion is necessary in this case. As the amount of fuel increases, so does the necessary amount of inert gas. In this case, in this case, the larger the heat capacity of the inert gas, the stronger the endothermic effect, so that a gas having a large heat capacity is preferable for the inert gas. In view of this, since CO 2 and the EGR gas have a relatively large heat capacity, it is preferable to use the EGR gas as the inert gas.
5 zeigt
die Beziehung zwischen dem AGR-Verhältnis und dem Rauch, wenn als
Inertgas das AGR-Gas verwendet wird und der Kühlungsgrad des AGR-Gases geändert wird.
Und zwar zeigt die Kurve A in 5 den Fall
einer starken Kühlung
des AGR-Gases, um die AGR-Gastemperatur im Großen und Ganzen bei 90°C zu halten,
die Kurve B den Fall, dass das AGR-Gas durch ein kompaktes Kühlgerät gekühlt wird,
und die Kurve C den Fall einer fehlenden Zwangskühlung des AGR-Gases. 5 FIG. 14 shows the relationship between the EGR ratio and the smoke when the EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. Namely, the curve A in 5 In the case of strongly cooling the EGR gas to keep the EGR gas temperature largely at 90 ° C, the curve B shows the case that the EGR gas is cooled by a compact refrigerator, and the curve C the case a lack of forced cooling of the EGR gas.
Wie
die Kurve A in 5 zeigt, nimmt die Erzeugungsmenge
an Ruß im
Fall der starken Kühlung des
AGR-Gases den Höchstwert
ein, wenn das AGR-Verhältnis
etwas kleiner als 50 % ist, wobei in diesem Fall kaum Ruß erzeugt
wird, wenn das AGR-Verhältnis
auf ein Niveau von im Großen
und Ganzen größer oder
gleich 55 % eingestellt wird. Wie im Gegensatz dazu die Kurve B
in 5 zeigt, nimmt die Erzeugungsmenge an Ruß im Fall
einer geringen Kühlung
des AGR-Gases den Höchstwert
ein, wenn das AGR-Verhältnis
etwas größer als
50 % ist, wobei in diesem Fall kaum Ruß erzeugt wird, wenn das AGR-Verhältnis auf
ein Niveau von im Großen
und Ganzen größer oder
gleich 65 % eingestellt wird.Like the curve A in 5 For example, when the EGR ratio is slightly less than 50%, the generation amount of soot becomes the highest in the case of strongly cooling the EGR gas, in which case hardly soot is generated when the EGR ratio is at a level of On the whole, greater or equal to 55% is set. As opposed to curve B in FIG 5 In the case of low EGR gas cooling, the generation amount of soot peaks when the EGR ratio is slightly larger than 50%, in which case hardly any soot is produced when the EGR ratio is at a level of By and large, greater or equal to 65% is set.
Wie
des Weiteren die Kurve C in 5 zeigt, nimmt
die Erzeugungsmenge an Ruß im
Fall der fehlenden Zwangskühlung
des AGR-Gases den Höchstwert
ein, wenn das AGR-Verhältnis nahe
bei 55 % liegt, und wird in diesem Fall kaum Ruß erzeugt, wenn das AGR-Verhältnis auf
ein Niveau von im Großen
und Ganzen größer oder
gleich 70 eingestellt wird.As further the curve C in 5 In the case of lack of forced cooling of the EGR gas, the generation amount of soot peaks when the EGR ratio is close to 55%, and hardly produces soot in this case when the EGR ratio is at a level of .mu.m Big and whole is set to greater than or equal to 70.
5 zeigt
in diesem Fall die Erzeugungsmenge an Ruß wenn die Maschinenlast verhältnismäßig hoch
ist, wobei sich das AGR-Verhältnis,
bei dem die Erzeugungsmenge an Ruß den Höchstwert einnimmt, und die
Untergrenze für
das AGR-Verhältnis,
bei dem kaum Ruß erzeugt
wird, etwas verringern, wenn die Maschinenlast geringer wird. Die
Untergrenze des AGR-Verhältnisses,
bei dem kaum Ruß erzeugt
wird, ändert
sich wie oben erwähnt
entsprechend dem Kühlungsgrad
des AGR-Gases und der Maschinenlast. 5 in this case, the generation amount of soot when the engine load is relatively high, with the EGR ratio, in which the production amount of soot peaks, and the lower limit of the EGR ratio, in which hardly soot is generated, slightly reduce when the engine load decreases. The lower limit of the EGR ratio at which hardly soot is produced changes as mentioned above according to the degree of cooling of the EGR gas and the engine load.
6 zeigt
für den
Fall, dass das AGR-Gas als das Inertgas eingesetzt wird, die Gasgemischmenge
des AGR-Gases und
der Luft, die notwendig ist, um zum Zeitpunkt der Verbrennung die
Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases niedriger als
die Temperatur werden zu lassen, bei der der Ruß erzeugt wird, den Anteil
der Luft in dem Gasgemisch und den Anteil des AGR-Gases in dem Gasgemisch.
Dabei steht die Ordinatenachse in 6 für die gesamte
Einlassgasmenge, die in die Brennkammer 5 eingesaugt wird,
wobei die Strichellinie Y die gesamte Einlassgasmenge angibt, die
die Brennkammer 5 aufnehmen kann, wenn keine Aufladung erfolgt.
Des Weiteren zeigt die Abszissenachse die geforderte Belastung. 6 in the case where the EGR gas is used as the inert gas, the mixed gas amount of the EGR gas and the air necessary to make the temperature of the fuel and the ambient gas lower than the temperature at the time of combustion, in which the soot is generated, the proportion of air in the gas mixture and the proportion of the EGR gas in the gas mixture. The ordinate axis is in 6 for the total amount of intake gas entering the combustion chamber 5 is drawn in, wherein the dashed line Y indicates the total amount of intake gas, the combustion chamber 5 can pick up when no charge occurs. Furthermore, the abscissa axis shows the required load.
In 6 gibt
der Anteil der Luft bzw. die Luftmenge in dem Gasgemisch die Luftmenge
an, die für eine
vollständige
Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs benötigt wird. Das Verhältnis zwischen
der Luftmenge und der Kraftstoffeinspritzmenge entspricht also in
dem Fall von 6 dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. In 6 gibt
der Anteil des AGR-Gases bzw. die AGR-Gasmenge im Gasgemisch die
AGR-Gasmenge an, die mindestens benötigt ist, um die Temperatur
des Kraftstoffs des Umgebungsgases auf eine niedrigere Temperatur
als die Temperatur einzustellen, bei der sich Ruß bildet, wenn der eingespritzte
Kraftstoff verbrannt wird. Die AGR-Gasmenge ist größer oder
gleich 55 % des AGR-Verhältnisses
und die des in 6 gezeigten Ausführungsbeispiels
ist größer oder
gleich 70 %. Wenn also die gesamte in die Brennkammer 5 gelassene
Einlassgasmenge auf die durchgezogene Linie X in 6 und
das Verhältnis
zwischen der Luftmenge und der AGR-Gasmenge innerhalb der gesamten Einlassgasmenge
X auf das in 6 gezeigte Verhältnis eingestellt
werden, sind die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases
niedriger als die Temperatur, bei der der Ruß erzeugt wird, und wird dementsprechend
kein vollständiger
Ruß erzeugt.
Des Weiteren beträgt
die Erzeugungsmenge an Ruß zu
diesem Zeitpunkt etwa 10 ppm (g/t) oder weniger, weswegen die Erzeugungsmenge
an NOx deutlich geringer ist.In 6 indicates the proportion of air or the amount of air in the gas mixture, the amount of air needed for a complete combustion of the injected fuel. The ratio between the amount of air and the fuel injection amount thus corresponds in the case of 6 the stoichiometry air-fuel ratio. In 6 is the proportion of the EGR gas or the amount of EGR gas in the gas mixture, the EGR gas amount that is required at least to adjust the temperature of the fuel of the ambient gas to a lower temperature than the temperature at which forms soot when injected fuel is burned. The EGR gas quantity is greater than or equal to 55% of the EGR ratio and that of the in 6 shown embodiment is greater than or equal to 70%. So if the whole in the combustion chamber 5 let inlet gas quantity on the solid line X in 6 and the ratio between the amount of air and the EGR gas amount within the total intake gas amount X to the in 6 are set, the temperature of the fuel and the ambient gas are lower than the temperature at which the soot is generated, and accordingly, no complete soot is generated. Further, the generation amount of soot at this time is about 10 ppm (g / t) or less, and therefore the generation amount of NOx is significantly lower.
Da
die Verbrennungswärme
bei der Verbrennung von Kraftstoff mit zunehmender Kraftstoffeinspritzmenge
zunimmt, muss die Absoptionsmenge der Wärme infolge des AGR-Gases erhöht werden, um
die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases niedriger
als die Temperatur zu halten, bei der der Ruß erzeugt wird. Demnach sollte,
wie in 6 gezeigt ist, die AGR-Gasmenge entsprechend der
Kraftstoffeinspritzmenge erhöht
werden. Die AGR-Gasmenge sollte also erhöht werden, wenn die geforderte
Belastung hoch ist.Since the heat of combustion in the combustion of fuel increases as the amount of fuel injection increases, the amount of absorption of the heat due to the EGR gas must be increased to keep the temperature of the fuel and the ambient gas lower than the temperature at which the soot is generated. Accordingly, as in 6 is shown, the EGR gas amount are increased according to the fuel injection amount. The EGR gas quantity should therefore be increased if the required load is high.
Falls
keine Aufladung erfolgt, beträgt
dabei die Obergrenze für
die Menge X des gesamten in die Brennkammer 5 gelassenen
Einlassgases Y, so dass in dem Bereich in 6, in dem
die geforderte Belastung größer als
L0 ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht
beim stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
gehalten werden kann, solange das AGR-Gasverhältnis nicht entsprechend der
zunehmenden geforderten Belastung verringert wird. Falls also beabsichtigt
wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
in dem Bereich mit der gewünschten
Belastung von mehr als L0 ohne Aufladung
beim stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
halten, wird das AGR-Verhältnis entsprechend
der höheren
geforderten Belastung gesenkt, weswegen es in dem Bereich mit der
gewünschten
Belastung von mehr als L0 unmöglich ist, die
Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases auf der Temperatur
zu halten, die niedriger als die Temperatur ist, bei der der Ruß erzeugt
wird.If no charge, the upper limit for the amount X of the total is in the combustion chamber 5 let inlet gas Y, so that in the area in 6 in that the required load is greater than L 0 , the air-fuel ratio can not be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio as long as the EGR gas ratio is not reduced in accordance with the increasing required load. Thus, if it is intended to maintain the air-fuel ratio in the desired load range of more than L 0 without stoichiometric air-fuel ratio charging, the EGR ratio is lowered in accordance with the higher required load, and therefore, in FIG it is impossible for the region with the desired load of more than L 0 to maintain the temperature of the fuel and ambient gas at the temperature lower than the temperature at which the soot is produced.
Wenn
das AGR-Gas jedoch in dem Bereich mit der geforderten Belastung
von mehr als L0, wie in 1 gezeigt
ist, zur Einlassseite des Aufladers bzw. über den AGR-Trakt 29 in
das Lufteinlassrohr 17 des Abgasturboladers 15 rückgeführt wird,
kann das AGR-Verhältnis
auf einem Niveau von größer oder gleich
55 %, beispielsweise bei 70 % gehalten werden, was es möglich macht,
die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases auf einer
Temperatur zu halten, die niedriger als die Temperatur ist, bei
der der Ruß erzeugt
wird. Wenn das AGR-Gas also so rückgeführt wird,
dass das AGR-Verhältnis
innerhalb des Lufteinlassrohrs 17 zum Beispiel 70 beträgt, beträgt auch
das AGR-Verhältnis
des Einlassgases, solange der Verdichter 16 den Druck erhöhen kann,
mit dem durch den Verdichter 16 des Abgasturboladers 15 erhöhten Druck
70 %, so dass die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases
auf einer Temperatur gehalten werden kann, bei der der Ruß nicht
erzeugt wird. Es ist daher möglich,
den Betriebsbereich der Maschine zu erweitern, der die Niedrigtemperaturverbrennung
erzeugen kann.However, if the EGR gas is in the range with the required load of more than L 0 , as in 1 is shown, to the inlet side of the supercharger or via the EGR tract 29 in the air inlet pipe 17 the exhaust gas turbocharger 15 the EGR ratio can be maintained at a level of greater than or equal to 55%, for example 70%, which makes it possible to maintain the temperature of the fuel and the ambient gas at a temperature lower than the temperature, in which the soot is produced. So if the EGR gas is recycled so that the EGR ratio within the air intake pipe 17 70, for example, is also the EGR ratio of the intake gas as long as the compressor 16 can increase the pressure with which through the compressor 16 the exhaust gas turbocharger 15 increased pressure 70%, so that the temperature of the fuel and the ambient gas can be maintained at a temperature at which the soot is not generated. It is therefore possible to expand the operating range of the engine that can produce the low-temperature combustion.
Wenn
das AGR-Verhältnis
in dem Bereich mit der geforderten Belastung von mehr als L0 auf ein Niveau von größer oder gleich 55 % eingestellt
wird, ist das AGR-Steuer ventil 31 in diesem Fall voll geöffnet oder
das Drosselventil 20 leicht geschlossen.When the EGR ratio is set to a level of greater than or equal to 55% in the range with the required load of more than L 0 , the EGR control valve is 31 fully open in this case or the throttle valve 20 slightly closed.
Wie
oben erwähnt
wurde, zeigt 6 den Fall der Verbrennung des
Kraftstoffs unter dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
doch lässt sich
die Erzeugungsmenge an NOx auch dann auf ungefähr 10 ppm oder weniger begrenzen,
während die
Erzeugung des Rußes
beschränkt
wird, wenn die Luftmenge auf ein niedrigeres Niveau als auf die
in 6 gezeigte Luftmenge bzw. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
fett eingestellt wird oder auch wenn die Luftmenge auf ein höheres Niveau
als auf die in 6 gezeigte Luftmenge bzw. auf
einen mageren Durchschnittswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses,
etwa von 17 bis 18 eingestellt wird.As mentioned above, shows 6 the case of the combustion of the fuel under the stoichiometric air-fuel ratio, but the generation amount of NOx can then be limited to about 10 ppm or less, while the production of soot is limited when the amount of air to a lower level than the in 6 shown air quantity or the air-fuel ratio is set to rich or even if the amount of air to a higher level than the in 6 set air quantity or a lean average value of the air-fuel ratio, about 17 to 18 is set.
Wenn
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
fett gemacht wird, kommt es zu einem Kraftstoffüberschuss, doch wächst der überschüssige Kraftstoff nicht
zum Ruß an,
da die Verbrennungstemperatur auf eine niedrige Temperatur beschränkt ist,
so dass kein Ruß erzeugt
wird. Außerdem
wird zu diesem Zeitpunkt nur eine erheblich geringere Menge an NOx
erzeugt. Wenn das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist oder wenn das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem
stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
entspricht, wird dagegen eine kleine Menge Ruß erzeugt, falls die Verbrennungstemperatur
hoch ist. Da die Verbrennungstemperatur jedoch erfindungsgemäß auf eine
niedrige Temperatur beschränkt
wird, wird überhaupt
kein Ruß erzeugt.
Außerdem
wird nur eine erheblich geringere Menge an NOx erzeugt.If
the air-fuel ratio
is made in a fuel surplus, but the excess fuel does not grow
to the soot,
because the combustion temperature is limited to a low temperature,
so that no soot is generated
becomes. Furthermore
At this time, only a significantly smaller amount of NOx will be released
generated. If the average air-fuel ratio is lean or if that
Air-fuel ratio
stoichiometric
Air-fuel ratio
on the other hand, a small amount of soot is produced if the combustion temperature
is high. However, since the combustion temperature according to the invention to a
low temperature limited
will, will ever
no soot produced.
Furthermore
Only a significantly smaller amount of NOx is produced.
Wenn
die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird, wird also unabhängig von
dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
also unabhängig
davon, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder stöchiometrisch
ist oder ob das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager
ist, kein Ruß erzeugt,
so dass die Erzeugungsmenge an NOx deutlich geringer ist. Angesichts
der Verbesserung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs lässt sich
demnach sagen, dass es vorzuziehen ist, das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager
zu machen.When the low-temperature combustion is performed, so regardless of the air-fuel ratio, that is, regardless of whether If the air-fuel ratio is rich or stoichiometric, or if the average air-fuel ratio is lean, no soot is generated, so that the generation amount of NOx is significantly lower. Accordingly, in view of the improvement in the specific fuel consumption, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean.
Dieser
Fall ist auf einen Maschinenbetrieb mit mittlerer oder geringer
Last beschränkt,
bei dem die Verbrennungswärme
infolge der Verbrennung verhältnismäßig gering
ist, um die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases zum
Zeitpunkt der Verbrennung innerhalb der Brennkammer auf ein Niveau
von kleiner oder gleich der Temperatur zu beschränken, bei der das Wachstum
des Kohlenwasserstoffs unterwegs endet. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
wird daher die Temperatur des Kraftstoffs und des Umgebungsgases
zum Zeitpunkt der Verbrennung bei einem Maschinenbetrieb mit mittlerer
oder niedriger Last auf eine Temperatur von kleiner oder gleich
der Temperatur beschränkt, bei
der das Wachstum des Kohlenwasserstoffs unterwegs endet, um so den
ersten Verbrennungsmodus bzw. die Niedrigtemperaturverbrennung durchzuführen, wobei
bei einem Maschinenbetrieb mit hoher Last der zweite Verbrennungsmodus
bzw. die herkömmliche
Verbrennung durchgeführt
wird. Wie aus der obigen Erläuterung
hervorgeht, steht der erste Verbrennungsmodus bzw. die Niedrigtemperaturverbrennung
in diesem Fall für
eine Verbrennung, bei der die Menge des Inertgases innerhalb der
Brennkammer größer als
die Menge des Inertgases ist, bei der die Erzeugungsmenge des Rußes den
Höchstwert
einnimmt, und kaum Ruß erzeugt
wird. Der zweite Verbrennungsmodus bzw. die herkömmliche Verbrennung steht für eine Verbrennung,
bei der die Menge des Inertgases innerhalb der Brennkammer kleiner
als die Menge des Inertgases ist, bei der die Erzeugungsmenge des
Rußes
den Höchstwert
einnimmt.This
Case is on a machine operation with medium or low
Load limited,
at which the heat of combustion
due to the combustion relatively low
is about the temperature of the fuel and the ambient gas to
Time of combustion within the combustion chamber to a level
of less than or equal to the temperature limit at which the growth
of the hydrocarbon ends up on the way. In the embodiment of the invention
Therefore, the temperature of the fuel and the ambient gas
at the time of combustion in a medium-duty engine operation
or lower load to a temperature of less than or equal to
the temperature is limited, at
the growth of the hydrocarbon ends up on the way, so the
perform first combustion mode or the low-temperature combustion, wherein
in a high load engine operation, the second combustion mode
or the conventional
Combustion performed
becomes. As from the above explanation
indicates the first combustion mode or the low-temperature combustion
in this case for
a combustion in which the amount of inert gas within the
Combustion chamber larger than
the amount of the inert gas is at which the generation amount of the soot the
maximum value
occupies, and hardly produces soot
becomes. The second combustion mode or the conventional combustion stands for combustion,
in which the amount of inert gas within the combustion chamber is smaller
is the amount of the inert gas at which the generation amount of the
soot
the highest value
occupies.
7 zeigt
einen ersten Betriebbereich I, in dem der erste Verbrennungsmodus
bzw. die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird, und einen zweiten
Betriebsbereich II, in dem der zweite Verbrennungsmodus bzw. die
Verbrennung gemäß dem herkömmlichen
Verbrennungsverfahren durchgeführt
wird. Die Ordinatenachse L in 7 gibt in
diesem Fall den Niederdrückbetrag
des Gaspedals 50 bzw. die geforderte Belastung und die
Abszissenachse N die Drehzahl an. Des Weiteren gibt X(N) in 7 eine
erste Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I und dem zweiten
Betriebsbereich II und Y(N) eine zweite Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich
I und dem zweiten Betriebsbereich II an. Die Änderung des Betriebsbereichs
vom ersten Betriebsbereich I und dem zweiten Betriebsbereich II wird
auf der Grundlage der ersten Grenze X(N) und die Änderung
des Betriebsbereich vom zweiten Betriebsbereich II zum ersten Betriebsbereich
I auf der Grundlage der zweiten Grenze Y(N) entschieden. 7 FIG. 15 shows a first operation region I in which the first combustion mode is performed, and a second operation region II in which the second combustion mode is performed according to the conventional combustion method. The ordinate axis L in 7 in this case, the amount of depression of the accelerator pedal 50 or the required load and the abscissa axis N the speed. Furthermore, X (N) is in 7 a first boundary between the first operation area I and the second operation area II and Y (N) indicates a second boundary between the first operation area I and the second operation area II. The change of the operating range from the first operating range I and the second operating range II is decided on the basis of the first limit X (N) and the change of the operating range from the second operating range II to the first operating range I on the basis of the second limit Y (N).
Wenn
also die geforderte Belastung L die einer Funktion der Drehzahl
N entsprechende Grenze X(N) überschreitet
und wenn sich der Betriebszustand der Maschine im ersten Betriebsbereich
I befindet und die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird,
wird entschieden, dass sich der Betriebsbereich zum zweiten Betriebsbereich
II bewegt, so dass die Verbrennung entsprechend dem herkömmlichen
Verbrennungsverfahren durchgeführt
wird. Wenn die geforderte Belastung L nun die einer Funktion der
Drehzahl N entsprechende zweite Grenze Y(N) unterschreitet, wird
entschieden, dass sich der Betriebsbereich zum ersten Betriebsbereich
I verschiebt, so dass wieder die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird.If
So the required load L the a function of speed
N corresponding limit exceeds X (N)
and when the operating condition of the machine is in the first operating range
I and the low temperature combustion is performed,
it is decided that the operating area to the second operating range
II moves, so the combustion according to the conventional
Combustion process performed
becomes. If the required load L is now a function of
Speed N corresponding second limit Y (N) falls below, is
decided that the operating area to the first operating range
I shifts, so that the low-temperature combustion is performed again.
Die
beiden oben genannten Grenzen, die erste Grenze X(N) und die näher zur
niedrigen Belastung liegende zweite Grenze Y(N), gibt es aus den beiden
folgenden Gründen.
Und zwar ist der eine Grund der, dass deswegen, weil die Verbrennungstemperatur
im zweiten Betriebsbereich II auf der Seite der hohen Belastung
verhältnismäßig hoch
ist, die Niedrigtemperaturverbrennung nicht sofort erfolgen kann,
auch wenn die geforderte Belastung L zu diesem Zeitpunkt unter die
erste Grenze X(N) fällt.
Das liegt daran, dass die Niedrigtemperaturverbrennung nur dann
beginnt, wenn die geforderte Belastung L deutlich niedriger bzw.
niedriger als die zweite Grenze Y(N) ist. Der zweite Grund ist der,
dass im Hinblick auf die Änderung
des Betriebsbereichs zwischen dem ersten Betriebsbereich I und dem
zweiten Betriebsbereich II für
eine Hysterese gesorgt wird.The
both above limits, the first limit X (N) and the closer to
low load lying second boundary Y (N), it gives off the two
following reasons.
And that is one reason that, because of that, because the combustion temperature
in the second operating range II on the high load side
relatively high
is, the low-temperature combustion can not be done immediately,
even if the required load L at this time under the
first boundary X (N) falls.
That's because the low temperature combustion only then
begins when the required load L significantly lower or
lower than the second boundary Y (N). The second reason is,
that in terms of change
the operating range between the first operating range I and the
second operating area II for
a hysteresis is taken care of.
Wenn
sich in diesem Fall der Maschinenbetriebszustand im ersten Betriebsbereich
I befindet und die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird,
wird kaum Ruß erzeugt
und wird anstelle dessen von der Brennkammer 5 unverbrannter
Kohlenwasserstoff als Vorstufe des Rußes oder im Zustand davor ausgestoßen. Gleichzeitig
wird der von der Brennkammer 5 abgegebene unverbrannte
Kohlenwasserstoff gut durch den Katalysator 25 mit der
Oxidationsfunktion oxidiert.In this case, when the engine operating state is in the first operating region I and the low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated and instead is released from the combustion chamber 5 unburned hydrocarbon as a precursor of the carbon black or ejected in the state before. At the same time, that of the combustion chamber 5 discharged unburned hydrocarbon well through the catalyst 25 oxidized with the oxidation function.
Als
der Katalysator 25 kann ein Oxidationskatalysator, ein
Dreiwegekatalysator oder ein NOx-Absorber eingesetzt werden. Der
NOx-Absorber hat die Funktion NOx zu absorbieren, wenn das mittlere
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
innerhalb der Brennkammer 5 mager ist, und NOx abzugeben, wenn
das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb der Brennkammer 5 fett
wird.As the catalyst 25 For example, an oxidation catalyst, a three-way catalyst or a NOx absorber can be used. The NOx absorber has the function of absorbing NOx when the average air-fuel ratio within the combustion chamber 5 is lean, and release NOx when the average air-fuel ratio within the combustion chamber 5 gets fat.
Der
NOx-Absorber ist zum Beispiel so aufgebaut, dass Aluminiumoxid als
ein Träger
eingesetzt wird und von dem Träger
mindestens ein Element, das aus einem Alkalimetall wie Kalium K,
Natrium Na, Lithium Li und Cäsium
Cs, einem Erdalkalimetall wie Barium Ba und Kalzium Ca und einem
Seltenerdmetall wie Lanthan La und Yttrium Y ausgewählt wird, und
ein Edelmetall wie Platin Pt getragen wird.The NOx absorber is constructed, for example, such that alumina is used as a carrier and at least one element selected from an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li and cesium Cs, an alkaline earth metal such as barium Ba and calcium Ca and a rare earth metal such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as Platinum Pt is worn.
Wie
der Oxidationskatalysator so haben auch der Dreiwegekatalysator
und der NOx-Absorber eine Oxidationsfunktion, weswegen wie oben
erwähnt
auch der Dreiwegekatalysator und der NOx-Absorber als der Katalysator 25 verwendet
werden können.Like the oxidation catalyst, the three-way catalyst and the NOx absorber also have an oxidation function, and therefore, as mentioned above, the three-way catalyst and the NOx absorber as the catalyst 25 can be used.
8 zeigt
das Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 27.
Wie in 8 gezeigt ist, ändert sich der abgegebene Strom
I des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 27 entsprechend dem
Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F.
Demnach kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis anhand
des abgegebenen Stroms I des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 27 in
Erfahrung gebracht werden. 8th shows the output of the air-fuel ratio sensor 27 , As in 8th is shown, the output current I of the air-fuel ratio sensor changes 27 according to the air-fuel ratio A / F. Thus, the air-fuel ratio based on the output current I of the air-fuel ratio sensor 27 be learned.
Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 9 zusammengefasst
die Betriebssteuerung im ersten Betriebsbereich I und im zweiten
Betriebsbereich II beschrieben.Next, referring to 9 summarized the operation control in the first operating range I and described in the second operating range II.
9 zeigt
bezogen auf die geforderte Belastung L den Öffnungsgrad des Drosselventils 20, den Öffnungsgrad
des AGR-Steuerventils 31, das AGR-Verhältnis, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, den Einspritzzeitpunkt
und die Einspritzmenge. Wie in 9 gezeigt
ist, wird in dem ersten Betriebsbereich I mit der geringen geforderten
Belastung L der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 von einem beinahe voll geschlossenen
Zustand allmählich
mit Zunahme der geforderten Belastung L bis zu einem Öffnungsgrad
von etwa zwei Drittel erhöht,
während
der Öffnungsgrad
des AGR-Steuerventils 31 von einem beinahe voll geschlossenen
Zustand allmählich
mit Zunahme der geforderten Belastung L zu einem voll geöffneten
Zustand erhöht
wird. In dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel
wird das AGR-Verhältnis
außerdem
im ersten Betriebsbereich I auf im Großen und Ganzen 70 % und das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
auf etwa das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
eingestellt. 9 shows based on the required load L the degree of opening of the throttle valve 20 , the opening degree of the EGR control valve 31 , the EGR ratio, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount. As in 9 is shown, in the first operating region I with the low required load L, the opening degree of the throttle valve 20 from an almost fully closed state gradually increases with increase in the required load L up to an opening degree of about two-thirds, while the opening degree of the EGR control valve 31 is increased from an almost fully closed state gradually with increase of the required load L to a fully opened state. In the in 9 In addition, in the embodiment shown, the EGR ratio is set to approximately 70% in the first operating region I and the air-fuel ratio is set to approximately the stoichiometric air-fuel ratio.
Mit
anderen Worten werden der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 und der Öffnungsgrad des AGR-Steuerventils 31 im
ersten Betriebsbereich I so gesteuert, dass das AGR-Verhältnis im
Großen
und Ganzen 70 % beträgt
und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu einem etwas mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird.
Gleichzeitig wird in diesem Fall das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch
eine Korrektur des Öffnungsgrads
des AGR-Steuerventils 31 auf der Grundlage des Ausgangssignals
des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 27 auf
ein mageres Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert. Des Weiteren
erfolgt die Kraftstoffeinspritzung im ersten Betriebsbereich I vor
dem oberen Verdichtungstotpunkt OT. Der Einspritzstartzeitpunkt θS wird in
diesem Fall entsprechend der zunehmenden geforderten Belastung L
verzögert,
wobei auch der Einspritzendzeitpunkt θE entsprechend dem verzögerten Einspritzstartzeitpunkt θS verzögert wird.In other words, the opening degree of the throttle valve 20 and the opening degree of the EGR control valve 31 controlled in the first operating range I so that the EGR ratio is by and large 70% and the air-fuel ratio becomes a somewhat lean air-fuel ratio. At the same time, in this case, the air-fuel ratio by a correction of the opening degree of the EGR control valve 31 based on the output of the air-fuel ratio sensor 27 controlled to a lean target air-fuel ratio. Furthermore, the fuel injection takes place in the first operating region I before the upper compression dead center OT. In this case, the injection start timing θS is delayed in accordance with the increasing demanded load L, and the injection end timing θE is also delayed in accordance with the delayed injection start timing θS.
Des
Weiteren werden zum Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs das Drosselventil 20 und
gleichzeitig auch das AGR-Steuerventil 31 fast
vollständig
geschlossen. Wenn das Drosselventil 20 fast geschlossen
ist, ist der Druck innerhalb der Brennkammer 5 zu Beginn
der Verdichtung niedrig, so dass der Verdichtungsdruck gering ist.
Wenn der Verdichtungsdruck gering ist, ist die Verdichtungsarbeit
durch den Kolben 4 gering, so dass sich die Schwingungen
des Maschinenhauptkörpers 1 verringern.
Zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs wird das Drosselventil 20 also beinahe
geschlossen, um die Schwingungen des Maschinenhauptkörpers 1 zu
beschränken.Further, at the time of idling, the throttle valve becomes 20 and at the same time also the EGR control valve 31 almost completely closed. When the throttle valve 20 is almost closed, the pressure inside the combustion chamber 5 low at the beginning of compression, so that the compression pressure is low. When the compression pressure is low, the compression work is by the piston 4 low, so that the vibrations of the machine main body 1 reduce. At the time of idling, the throttle valve becomes 20 so almost closed to the vibrations of the machine main body 1 to restrict.
Wenn
sich der Betriebsbereich der Maschine jedoch vom ersten Betriebsbereich
I zum zweiten Betriebsbereich II ändert, wird der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 plötzlich von etwa dem Öffnungsgrad
zwei Drittel in Richtung vollständig
geöffnet
erhöht.
Zu diesem Zeitpunkt wird das AGR-Verhältnis in dem in 9 gezeigten
Ausführungsbeispiel
plötzlich
von im Großen
und Ganzen 70 % auf 40 % oder weniger gesenkt und wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis plötzlich erhöht. Da das
AGR-Verhältnis also über den
Bereich des AGR-Verhältnisses
(5) hinwegfliegt, in dem eine Menge Rauch erzeugt
wird, wird nicht so viel Rauch erzeugt, wenn sich der Betriebsbereich
der Maschine vom ersten Betriebsbereich I zum zweiten Betriebsbereich
II ändert.However, when the operating range of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II, the opening degree of the throttle valve becomes 20 suddenly increased from about the opening degree two-thirds toward fully open. At this time, the EGR ratio in the in 9 In the embodiment shown, the overall reduction is suddenly from 70% to 40% or less and the air-fuel ratio is suddenly increased. Since the EGR ratio is therefore over the range of the EGR ratio ( 5 ), in which a lot of smoke is generated, not so much smoke is generated when the operating range of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II.
Im
zweiten Betriebsbereich II wird der zweite Verbrennungsmodus bzw.
die herkömmliche
Verbrennung durchgeführt.
Entsprechend diesem Verbrennungsverfahren wird eine geringe Menge
Ruß und
NOx erzeugt, doch ist der Wärmewirkungsgrad höher als
bei der Niedrigtemperaturverbrennung, so dass sich die Einspritzmenge,
wie in 9 gezeigt ist, plötzlich verringert, wenn sich
der Betriebsbereich der Maschine vom ersten Betriebsbereich I und
zweiten Betriebsbereich II ändert.
In diesem zweiten Betriebsbereich II wird das Drosselventil 20 bis
auf einen Teilbereich davon im vollständig geöffneten Zustand gehalten und
wird der Öffnungsgrad
des AGR-Steuerventils 31 allmählich mit zunehmender geforderter
Belastung L verringert. Außerdem
wird in diesem Betriebsbereich II das AGR-Verhältnis mit zunehmender geforderter
Belastung L niedrig und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit zunehmender geforderter
Belastung L klein. Allerdings wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auch
dann auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, wenn die
geforderte Belastung L zunimmt. Des Weiteren wird der Einspritzstartzeitpunkt θS im zweiten
Betriebsbereich II nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt OT eingestellt.In the second operating region II, the second combustion mode or the conventional combustion is performed. According to this combustion method, a small amount of soot and NOx are generated, but the heat efficiency is higher than that of the low-temperature combustion, so that the injection quantity as shown in FIG 9 is suddenly reduced as the operating range of the engine changes from the first operating range I and second operating range II. In this second operating region II, the throttle valve 20 held to a portion thereof in the fully opened state and the opening degree of the EGR control valve 31 gradually decreases as the required load L increases. In addition, in this operating range II, the EGR ratio becomes low as the demanded load L increases and the air-fuel ratio becomes small as the required load L increases. However, the air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio even if the gefor increased load L increases. Further, the injection start timing θS in the second operating region II is set near the compression top dead center OT.
10 zeigt
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
im ersten Betriebsbereich I. In 10 geben
die mit A/F = 15,5, A/F = 16, A/F = 17 und A/F = 18 bezeichneten
Kurven jeweils die Zustände
mit Luft-Kraftstoff-Verhältnissen
von 15,5, 16, 17 und 18 an, wobei die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
zwischen den Kurven jeweils durch proportionale Zuweisung definiert
sind. Wie in 10 gezeigt ist, ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
ersten Betriebsbereich I mager und wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
außerdem
im ersten Betriebsbereich I entsprechend der abnehmenden geforderten
Belastung L mager gemacht wird. 10 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In 10 The curves labeled A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17 and A / F = 18 respectively indicate the states with air-fuel ratios of 15.5, 16, 17 and 18, respectively wherein the air-fuel ratios between the curves are each defined by proportional allocation. As in 10 is shown, the air-fuel ratio in the first operating region I is lean and the air-fuel ratio A / F is further made lean in the first operating region I in accordance with the decreasing required load L.
Mit
abnehmender geforderter Belastung L wird also die Verbrennungswärme gesenkt.
Demnach kann die Niedrigtemperaturverbrennung auch dann durchgeführt werden,
wenn das AGR-Verhältnis
mit abnehmender geforderter Belastung L gesenkt wird. Mit sinkendem
AGR-Verhältnis
nimmt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F wie in 10 gezeigt
mit abnehmender geforderter Belastung L größer wird. Mit sich erhöhendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
verbessert sich der spezifische Kraftstoffverbrauch, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
entsprechend dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
mit abnehmender geforderter Belastung L größer wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis so
mager wie möglich
zu machen.With decreasing required load L so the heat of combustion is lowered. Accordingly, the low-temperature combustion can be performed even when the EGR ratio is lowered as the required load L decreases. With decreasing EGR ratio, the air-fuel ratio increases, so that the air-fuel ratio A / F as in 10 shown with decreasing required load L becomes larger. With increasing air-fuel ratio A / F, the specific fuel consumption improves, so that the air-fuel ratio A / F according to the embodiment of the invention with increasing demanded load L is greater to the air-fuel ratio as lean as to make possible.
In
diesem Fall wird der Ziel-Öffnungsgrad
ST des Drosselventils 20, der benötigt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
das in 10 gezeigte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen,
zuvor im ROM 42 in Form eines wie in 11A gezeigten Kennfelds als Funktion der geforderten
Belastung L und der Drehzahl N abgespeichert, während der Ziel-Öffnungsgrad
SE des AGR-Steuerventils 31,
der benötigt
wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das in 10 gezeigte
Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen,
zuvor im ROM 42 in Form eines wie in 11B gezeigten Kennfelds als Funktion der geforderten
Belastung L und der Drehzahl N abgespeichert wird.In this case, the target opening degree ST of the throttle valve becomes 20 needed to set the air-fuel ratio to the in 10 set target air-fuel ratio, previously in the ROM 42 in the form of a like in 11A map shown as a function of the required load L and the rotational speed N, while the target opening degree SE of the EGR control valve 31 needed to set the air-fuel ratio to the in 10 set target air-fuel ratio, previously in the ROM 42 in the form of a like in 11B map shown as a function of the required load L and the rotational speed N is stored.
Darüber hinaus
wird die Einspritzmenge Q bei Durchführung des ersten Verbrennungsmodus entsprechend
der geforderten Belastung L und der Drehzahl N gesteuert, wobei
die Einspritzmenge Q zuvor innerhalb des ersten ROM 42 in
Form eines wie in 12A gezeigten Kennfelds als
Funktion der geforderten Belastung L und der Drehzahl N gespeichert
wird. Darüber
hinaus wird durch einen Versuch der optimale Einspritzstartzeitpunkt θS bei Durchführung des
ersten Verbrennungsmodus vorberechnet und wird der optimale Einspritzstartzeitpunkt θS zuvor
im ROM 42 in Form eines wie in 12B gezeigten
Kennfelds als Funktion der geforderten Belastung L und der Drehzahl
N gespeichert.In addition, the injection amount Q is controlled in performing the first combustion mode according to the required load L and the rotational speed N, wherein the injection amount Q previously within the first ROM 42 in the form of a like in 12A map shown as a function of the required load L and the rotational speed N is stored. Moreover, by trial, the optimum injection start timing θS is pre-calculated when the first combustion mode is performed, and the optimum injection start timing θS is previously in the ROM 42 in the form of a like in 12B map shown as a function of the required load L and the rotational speed N stored.
Da
die Maschine jedoch während
des Leerlaufbetriebs der Maschine zu Schwingungen tendiert, werden
das Drosselventil und auch das AGR-Steuerventil zum Zeitpunkt des
Leerlaufbetriebs fast geschlossen. Damit entsprechend der geforderten
Belastung eine optimale Menge des AGR-Gases erzielt werden kann,
müssen
zum Beispiel die Drehzahl und der Unterdruck des Einlassluftrohrs
auf einen bestimmten Zielwert gesteuert werden, um die Maschinenschwingungen
während
des Leerlaufbetriebs zu begrenzen.There
the machine however during
idle operation of the engine tends to oscillate
the throttle valve and also the EGR control valve at the time of
Idle mode almost closed. So according to the required
Load an optimal amount of the EGR gas can be achieved
have to
For example, the speed and the negative pressure of the intake air pipe
be controlled to a specific target value to the machine vibrations
while
of idle operation.
Um
die Schwingungen zu begrenzen, ist es dann notwendig, die Drehzahl
auf eine bestimmte Ziel-Drehzahl, den Unterdruck des Einlassrohrs
auf einem bestimmten Ziel-Unterdruck,
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
auf ein bestimmtes Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Druckänderung
innerhalb der Brennkammer 5 auf eine bestimmte Ziel-Druckänderung
einzustellen. Allerdings gibt es eine enge Beziehung zwischen diesen
Parametern, weswegen sich bei einer Steuerung, bei der zunächst ein
bestimmter Parameter auf einen Zielwert eingestellt und als nächstes ein
anderer Parameter auf einen Zielwert eingestellt wird, der tatsächliche
Wert des bereits gesteuerten Parameters ändert und es demnach notwendig
ist, ihn erneut zu steuern, damit der Parameter auf den Zielwert
eingestellt wird. Um also den tatsächlichen Wert jedes Parameters
auf den Zielwert einzustellen, muss jeder der Parameter entsprechend
einer bestimmten festgelegten Reihenfolge gesteuert werden.In order to limit the vibrations, it is then necessary to set the speed to a specific target speed, the negative pressure of the intake pipe at a certain target negative pressure, the air-fuel ratio to a specific target air-fuel ratio and the pressure change inside the combustion chamber 5 to set to a specific target pressure change. However, there is a close relationship between these parameters, therefore, in a controller in which one parameter is first set to a target value and next another parameter is set to a target value, the actual value of the already controlled parameter changes, and hence it becomes necessary is to control it again so that the parameter is set to the target value. Thus, to set the actual value of each parameter to the target value, each of the parameters must be controlled according to a specific set order.
Wenn
nun also der Leerlaufbetrieb erfolgt, ist es vorzuziehen, zunächst den Öffnungsgrad
ST des Drosselventils 20 so zu korrigieren, dass die tatsächliche
Drehzahl auf die Ziel-Drehzahl eingestellt wird, und als nächstes den Öffnungsgrad
SE des AGR-Ventils 31 zu korrigieren, um den Unterdruck des
Ansaugrohrs auf den Ziel-Unterdruck des Ansaugrohrs einzustellen.
Wenn jedoch der Unterdruck des Ansaugrohrs auf den Ziel-Unterdruck
des Ansaugrohrs eingestellt wird, ändert sich die tatsächliche
Menge an Ansaugluft, so dass sich die Drehzahl ändert. Allerdings ist diese Änderung
geringer als zum Beispiel die Änderung
in dem Fall, dass der Öffnungsgrad
SE des AGR-Ventils 31 korrigiert wird, um die tatsächliche
Drehzahl auf die Ziel-Drehzahl einzustellen, und als nächstes der Öffnungsgrad
ST des Drosselventils 20 korrigiert wird, um den tatsächlichen
Unterdruck des Ansaugrohrs auf den Ziel-Unterdruck des Ansaugrohrs
einzustellen. Durch die Steuerung der Drehzahl und des Unterdrucks
des Ansaugrohrs können
die Parameter also frühzeitig auf
die Zielwerte eingestellt werden.So now when the idling operation, it is preferable, first the opening degree ST of the throttle valve 20 to correct so that the actual speed is set to the target speed, and next the opening degree SE of the EGR valve 31 to correct the negative pressure of the intake pipe to the target negative pressure of the intake pipe. However, when the negative pressure of the intake pipe is set to the target negative pressure of the intake pipe, the actual amount of intake air changes, so that the rotational speed changes. However, this change is smaller than, for example, the change in the case that the opening degree SE of the EGR valve 31 is corrected to set the actual speed to the target speed, and next the opening degree ST of the throttle valve 20 is corrected to adjust the actual negative pressure of the intake pipe to the target negative pressure of the intake pipe. By controlling the speed and the vacuum of the intake manifold, the parameters so early adjusted to the target values.
Nachdem
die Menge des eingespritzten Kraftstoffs korrigiert wurde, wird
wie oben erwähnt der
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt korrigiert, um die Druckänderung
innerhalb der Brennkammer 5 auf die Ziel-Druckänderung
einzustellen. Auch wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in diesem
Fall erst in diesem Stadium korrigiert wird, hat dies keinen großen Einfluss
auf die Drehzahl, den Unterdruck des Ansaugrohrs und die Kraftstoffeinspritzmenge,
so dass die Notwendigkeit einer erneuten Steuerung, um die Parameter
auf die Zielwerte einzustellen, allenfalls nur sehr gering ist.After the amount of injected fuel has been corrected, as mentioned above, the fuel injection timing is corrected to the pressure change within the combustion chamber 5 to set the target pressure change. Even if the fuel injection timing in this case is corrected only at this stage, it has no great influence on the rotational speed, the suction pipe negative pressure, and the fuel injection amount, so that the necessity of re-controlling to set the parameters to the target values is very poor at best is low.
Falls
der Betrieb der Maschinenbestandteile also so gesteuert wird, dass
ein bestimmter Parameter auf den Zielwert einzustellen, ist die
Notwendigkeit, den bereits korrigierten Betrieb des Maschinenbestandteils
erneut zu korrigieren, wie oben beschrieben allenfalls äußerst gering,
so dass nur eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit besteht, dass alle Zielwerte
abweichen und es bei der Steuerung zu einem Nachjagen kommt. Es
ist demnach möglich, während des
Leerlaufbetriebs den Parameter, den die Steuerung zur Beschränkung der
Maschinenschwingungen benötigt,
frühzeitig
auf den Zielwert einzustellen.If
The operation of the machine components is thus controlled so that
setting a specific parameter to the target value is the
Necessity, the already corrected operation of the machine component
to correct again, as described above at most extremely low,
so that only a very low probability exists that all target values
deviate and it comes in the control to chase after. It
is therefore possible during the
Idle mode the parameter that the controller uses to limit the
Machine vibrations needed,
early
to set the target value.
Um
die Steuerung durchzuführen,
müssen sich
in dem in 1 gezeigten Ausgleichsbehälter 12 ein
Drucksensor zum Erfassen des Unterdrucks des Ansaugrohrs und innerhalb
der Brennkammer 5 ein Verbrennungsdrucksensor zum Erfassen
des Drucks innerhalb der Brennkammer 5 befinden. Des Weiteren
ist es vorzuziehen, zwischen dem in 7 gezeigten
zweiten Betriebsbereich II und dem ersten Betriebsbereich I eine
niedrigere Grenze Z(N) als die Grenze Y(N) zu setzen und jeden der
Parameter zum Zeitpunkt des Leerlaufs zu korrigieren, falls der
erfasste Wert kleiner als die Grenze Z(N) ist.To perform the control, must be in the in 1 shown expansion tank 12 a pressure sensor for detecting the negative pressure of the intake pipe and within the combustion chamber 5 a combustion pressure sensor for detecting the pressure within the combustion chamber 5 are located. Furthermore, it is preferable between the in 7 shown second operating range II and the first operating range I set a lower limit Z (N) than the limit Y (N) and correct each of the parameters at the time of idling, if the detected value is smaller than the limit Z (N).
13 zeigt
das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
wenn der zweite Verbrennungsmodus bzw. die Verbrennung entsprechend
dem herkömmlichen
Verbrennungsverfahren durchgeführt
wird. In diesem Fall geben die mit A/F = 24, A/F = 35, A/F = 45
und A/F = 60 angegebenen Kurven in 13 jeweils
Zustände
an, die Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
von 24, 35, 45 und 60 haben. Der Ziel-Öffnungsgrad
ST des Drosselventils 20, der zum Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
benötigt
wird, wird zuvor im ROM 42 in Form eines wie 14A gezeigten Kennfelds als Funktion der geforderten
Belastung L und der Drehzahl N gespeichert, während der Ziel-Öffnungsgrad SE
des AGR-Steuerventils 31,
der zum Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
auf das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis benötigt wird, zuvor im ROM 42 in
Form eines wie in 14B gezeigten Kennfelds als
Funktion der geforderten Belastung L und der Drehzahl N gespeichert
wird. 13 FIG. 14 shows the target air-fuel ratio when the second combustion mode is performed according to the conventional combustion method. In this case, the curves indicated by A / F = 24, A / F = 35, A / F = 45 and A / F = 60 indicate 13 each states having target air-to-fuel ratios of 24, 35, 45, and 60, respectively. The target opening degree ST of the throttle valve 20 which is needed to set the air-fuel ratio of the target air-fuel ratio is previously in the ROM 42 in the form of a like 14A map shown as a function of the required load L and the rotational speed N, while the target opening degree SE of the EGR control valve 31 which is needed to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, previously in the ROM 42 in the form of a like in 14B map shown as a function of the required load L and the rotational speed N is stored.
Des
Weiteren wird die Einspritzmenge Q bei Durchführung des zweiten Verbrennungsmodus
entsprechend der geforderten Belastung L und der Drehzahl N gesteuert,
wobei die Einspritzmenge Q zuvor im ROM 42 in Form eines
wie in 15A gezeigten Kennfelds als
Funktion der geforderten Belastung L und der Drehzahl N gespeichert
wird. Darüber
hinaus wird durch einen Versuch ein optimaler Einspritzstartzeitpunkt θS bei Durchführung des zweiten
Verbrennungsmodus vorberechnet und wird der optimale Einspritzstartzeitpunkt θS zuvor
im ROM 42 in Form eines wie in 15B gezeigten Kennfelds
als Funktion der geforderten Belastung L und der Drehzahl N gespeichert.Further, when the second combustion mode is performed, the injection amount Q is controlled according to the required load L and the rotational speed N, with the injection quantity Q previously in the ROM 42 in the form of a like in 15A map shown as a function of the required load L and the rotational speed N is stored. Moreover, by trial, an optimal injection start timing θS is precalculated when the second combustion mode is performed, and the optimum injection start timing θS is previously in the ROM 42 in the form of a like in 15B map shown as a function of the required load L and the rotational speed N stored.
In
dem in 12B gezeigten Kennfeld ist also
der optimale Einspritzstartzeitpunkt θS gemäß dem ersten Verbrennungsmodus
gespeichert. Wie jedoch zu Beginn erwähnt wurde, ändert sich der optimale Einspritzzeitpunkt θS entsprechend
den Umweltbedingungen, beispielsweise dem Klima, so dass selbst
dann, wenn der Einspritzstartzeitpunkt auf den optimalen Einspritzstartzeitpunkt θS gesteuert
wird, der zuvor entsprechend dem Betriebszustand der Maschine und
wie in 12B gezeigt festgelegt wurde,
Rauch oder Fehlzündungen
erzeugt werden, wenn sich die Umweltbedingungen ändern.In the in 12B Thus, the map shown is the optimal injection start timing θS stored according to the first combustion mode. However, as mentioned at the beginning, the optimum injection timing θS changes according to the environmental conditions such as the climate, so that even if the injection start timing is controlled to the optimum injection start timing θS, the fuel injection timing previously determined according to the operating state of the engine and as in 12B has been shown to produce smoke or misfires as environmental conditions change.
Wenn
sich also der Einspritzstartzeitpunkt verglichen mit dem optimalen
Einspritzstartzeitpunkt θS
verzögert,
verschlechtert sich allmählich
die Verbrennung und werden schließlich Fehlzündungen erzeugt. Mit der sich
verschlechternden Verbrennung erhöht sich in diesem Fall die
Drehmomentänderung der
Maschinenleistung, so dass es möglich
ist, auf Grundlage des Drehmomentänderungsbetrags der Maschinenleistung
zu entscheiden, ob sich die Verbrennung verschlechtert hat oder
nicht. Darüber
hinaus wird der Drehmomentänderungsbetrag
der Maschinenleistung mit Vorziehen des Einspritzstartzeitpunkts
allmählich
kleiner, doch wird gleichzeitig auch Ruß erzeugt, wenn der Einspritzstartzeitpunkt
zu sehr vorgezogen wird. Wenn der Drehmomentänderungsbetrag der Maschinenleistung
innerhalb eines bestimmten Bereichs gesteuert wird, lässt sich
demnach eine bessere Verbrennung erzielen, bei der weder Fehlzündungen
noch Rauch erzeugt werden.If
So the injection start time compared to the optimal
Injection start timing θS
delayed
gradually worsens
the combustion and eventually misfires are generated. With the himself
worsening combustion increases in this case the
Torque change of
Machine power, making it possible
is based on the torque change amount of the engine power
to decide whether the combustion has deteriorated or
Not. About that
In addition, the amount of torque change becomes
the engine power with advancing the injection start timing
gradually
smaller, but soot is generated at the same time when the injection start time
is too much preferred. When the torque change amount of engine power
controlled within a certain range can be
thus achieve a better combustion, in which neither misfires
still smoke are generated.
Das
erste Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist nun so aufgebaut, dass ein Mittelwert des Drehmomentänderungsbetrags
der Maschinenleistung berechnet wird, um den Einspritzstartzeitpunkt
vorzuziehen und die Erzeugung von Fehlzündungen zu verhindern, wenn
der mittlere Drehmomentänderungsbetrag
größer als
ein oberer Grenzwert MAX ist, und um den Einspritzstartzeitpunkt
zu verzögern und
die Erzeugung des Rauchs zu verhindern, wenn der mittlere Drehmomentänderungsbetrag
kleiner als ein unterer Grenzwert MIN wird.The first embodiment of the invention is now constructed such that an average value of the torque change amount of the engine power is calculated to advance the injection start timing and to prevent the generation of misfires when the average torque change amount is larger than an upper limit value MAX and to retard the injection start timing and to prevent the generation of smoke, though the average torque change amount becomes smaller than a lower limit MIN.
Wie
oben erwähnt
wurde, wird der Einspritzstartzeitpunkt θS auf der Grundlage des Drehmomentänderungsbetrags
der Maschinenleistung gesteuert. Im Folgenden wird zunächst zusammengefasst
ein Beispiel für
ein Verfahren zur Berechnung des Drehmomentänderungsbetrags beschrieben.As
mentioned above
has become, the injection start timing θS on the basis of the torque change amount
the engine power controlled. The following is summarized first
an example for
A method of calculating the torque change amount is described.
Falls
zum Beispiel die Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle zu dem
Zeitpunkt, wenn sich die Kurbelwelle von einem oberen Verdichtungstotpunkt
(im Folgenden als "OT" bezeichnet) zu einem Winkel
von 30 Grad nach dem oberen Verdichtungstotpunkt (nachstehend als "nach OT" bezeichnet) bewegt,
als eine erste Winkelgeschwindigkeit ϖa bezeichnet wird
und die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle zu einem Zeitpunkt,
wenn sich die Kurbelwelle von 60 Grad nach OT zu 90 Grad nach OT
bewegt, als eine zweite Winkelgeschwindigkeit ϖb bezeichnet
wird, steigt die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle, wenn in
jedem Zylinder die Verbrennung erfolgt, wegen des Verbrennungsdrucks
von der ersten Winkelgeschwindigkeit ϖa zur zweiten Winkelgeschwindigkeit ϖb
an. Wenn das Trägheitsmoment der
Maschinenbewegung auf I gesetzt wird, steigt die kinetische Energie
aufgrund des Verbrennungsdrucks von (1/2) Iϖa2 auf
(1/2) Iϖb2 an . Da das Drehmoment
zusammengefasst gesagt durch einen höheren Betrag (1/2)I(ϖb2 – ϖa2) der kinetischen Energie erzeugt wird,
ist das erzeugte Drehmoment proportional zu (ϖb2 – ϖa2). Dementsprechend kann das erzeugte Drehmoment
anhand des Restbetrags zwischen dem Quadrat der ersten Winkelgeschwindigkeit ϖa
und dem Quadrat der zweiten Winkelgeschwindigkeit ϖb berechnet
werden.For example, if the angular velocity of a crankshaft at the time when the crankshaft is moving from an upper compression dead center (hereinafter referred to as "TDC") to an angle of 30 degrees after the upper compression dead center (hereinafter referred to as "TDC") is designated as a second angular velocity πb, the angular velocity of the crankshaft increases at a time when the crankshaft moves from 60 degrees TDC to 90 degrees TDC, when in each cylinder the angular velocity of the crankshaft increases Combustion occurs because of the combustion pressure from the first angular velocity πa to the second angular velocity πb. When the moment of inertia of the machine motion is set to I, the kinetic energy increases from (1/2) Iπa 2 to (1/2) Iπb 2 due to the combustion pressure. In summary, since the torque is generated by a higher amount (1/2) I (πb 2 -πa 2 ) of the kinetic energy, the generated torque is proportional to (πb 2 -πa 2 ). Accordingly, the generated torque can be calculated from the residual amount between the square of the first angular velocity πa and the square of the second angular velocity πb.
Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 16 ein
Verfahren zur Berechnung des von jedem Zylinder erzeugten Drehmoments
beschrieben, wobei der Fall veranschaulicht wird, dass die in 1 gezeigte
Brennkraftmaschine eine 4-zylindrige Brennkraftmaschine ist. Wie
oben erwähnt
wurde, erzeugt der Kurbelwinkelsensor 52 zu jedem Zeitpunkt, wenn
sich die Kurbelwelle um den Kurbelwinkel 30 Grad dreht,
einen Abgabeimpuls und ist der Kurbelwinkelsensor 52 auf
eine solche Weise angeordnet, dass er den Abgabeimpuls zum oberen
Verdichtungstotpunkt OT eines ersten Zylinder C1, eines zweiten
Zylinders C2, eines dritten Zylinders C3 und eines vierten Zylinders
C4 erzeugt. Dementsprechend erzeugt der Kurbelwinkelsensor 52 den
Abgabeimpuls für
jeden Kurbelwinkel von 30 Grad anhand des OT der Zylinder C1, C2,
C3 und C4. Die Zündreihenfolge
in der bei der Erfindung eingesetzten Brennkraftmaschine ist in
diesem Fall 1-3-4-2.Next, referring to 16 describe a method for calculating the torque generated by each cylinder, illustrating the case that the in 1 shown internal combustion engine is a 4-cylinder internal combustion engine. As mentioned above, the crank angle sensor generates 52 at any time when the crankshaft is around the crank angle 30 Grad rotates, a dispensing pulse and is the crank angle sensor 52 is arranged in such a manner as to generate the output pulse to the top compression dead center OT of a first cylinder C1, a second cylinder C2, a third cylinder C3, and a fourth cylinder C4. Accordingly, the crank angle sensor generates 52 the output pulse for each crank angle of 30 degrees based on the TDC of the cylinders C1, C2, C3 and C4. The firing order in the internal combustion engine used in the invention is 1-3-4-2 in this case.
In 16 gibt
die Ordinatenachse die Laufzeit des Kurbelwinkels T30 von 30 Grad
an, nachdem der Kurbelwinkelsensor 52 den Abgabeimpuls
erzeugt hat und bevor er den nächsten
Abgabeimpuls erzeugt. Des Weiteren gibt Ta(i) die Laufzeit vom OT des
Zylinders mit der Nummer i bis 30 Grad nach OT und Tb(i) die Laufzeit
von 60 Grad nach OT des Zylinders mit der Nummer i bis 90 Grad nach
OT an. Demnach gibt Ta(1) zum Beispiel die Laufzeit vom OT des ersten
Zylinders bis 30 Grad nach OT und Tb(1) die Laufzeit von 60 Grad
nach OT des ersten Zylinders bis 90 Grad nach OT an. Wenn der Kurbelwinkel
von 90 Grad durch die Laufzeit T30 dividiert wird, gibt das Divisionsergebnis
zudem die Winkelgeschwindigkeit ϖ an. Dementsprechend gibt
Kurbelwinkel/Ta(i) von 30 Grad die erste Winkelgeschwindigkeit ϖa
im ersten Zylinder und Kurbelwinkel/Tb(i) von 30 Grad die zweite
Winkelgeschwindigkeit ϖb im ersten Zylinder an.In 16 the ordinate axis indicates the running time of the crank angle T30 of 30 degrees after the crank angle sensor 52 has generated the output pulse and before it generates the next output pulse. Furthermore, Ta (i) specifies the time of flight from the TDC of the cylinder numbered i to 30 degrees after TDC and Tb (i), the running time of 60 degrees TDC of the cylinder numbered i to 90 degrees after TDC. Thus, for example, Ta (1) indicates the time of flight from the TDC of the first cylinder to 30 degrees after TDC and Tb (1) the running time of 60 degrees TDC of the first cylinder to 90 degrees TDC. When the crank angle of 90 degrees is divided by the transit time T30, the division result also indicates the angular velocity π. Accordingly, crank angle / Ta (i) of 30 degrees indicates the first angular velocity πa in the first cylinder and crank angle / Tb (i) of 30 degrees the second angular velocity πb in the first cylinder.
17 zeigt
eine Routine zur Berechnung des Drehmomentänderungsbetrags im ersten Ausführungsbeispiel,
die bei der in 1 gezeigten und entsprechend
den 2-15B betriebenen Brennkraftmaschine angewandt wird,
wobei diese Routine pro Kurbelwinkel von 30 Grad durch Interrupt ausgeführt wird. 17 FIG. 15 shows a routine for calculating the amount of torque change in the first embodiment, which is shown in FIG 1 shown and according to the 2 - 15B operated internal combustion engine, this routine is executed per crank angle of 30 degrees by interrupt.
Wie
in 17 gezeigt ist, wird zunächst in Schritt 100 entschieden,
ob sich die derzeitige Position bei 30 Grad nach OT des Zylinders
i befindet. Falls sich die derzeitige Position nicht bei 30 Grad nach
OT des Zylinders mit der Nummer i befindet, geht der Prozess zu
Schritt 102, wo entschieden wird, ob sich die derzeitige
Position bei 90 Grad nach OT des Zylinders mit der Nummer i befindet.
Falls sich die derzeitige Position nicht bei 90 Grad nach OT des
Zylinders mit der Nummer i befindet, wird der Prozesszyklus beendet.As in 17 is shown first in step 100 decided whether the current position is at 30 degrees to TDC of the cylinder i. If the current position is not 30 degrees TDC of cylinder number i, the process goes to step 102 , where it is decided if the current position is at 90 degrees TDC of cylinder number i. If the current position is not 90 degrees after TDC of cylinder number i, the process cycle is ended.
Wenn
dagegen in Schritt 100 entschieden wird, dass sich die
derzeitige Position bei 30 Grad nach OT des Zylinders mit der Nummer
i befindet, geht der Prozess zu Schritt 101 und wird auf
der Grundlage des Restbetrags zwischen einem derzeitigen Zeitpunkt
TIME und einem Zeitpunkt TIMEO vor dem Kurbelwinkel von 30 Grad
die Laufzeit Ta(i) vom OT des Zylinders mit der Nummer i bis 30
Grad nach OT berechnet. Wenn als nächstes in Schritt 102 entschieden
wird, dass sich die derzeitige Position bei 90 Grad nach OT des
Zylinders mit der Nummer i befindet, geht der Prozess zu Schritt 103,
wo auf Grundlage des Restbetrags zwischen dem derzeitigen Zeitpunkt
TIME und einem Zeitpunkt TIMEO vor dem Kurbelwinkel von 30 Grad
die Laufzeit Tb(i) von 60 Grad nach OT des Zylinders mit der Nummer
i bis 90 Grad nach OT berechnet wird.If in contrast in step 100 it is decided that the current position is at 30 degrees TDC of the cylinder numbered i, the process goes to step 101 and based on the remaining amount between a present time TIME and a time TIMEO before the crank angle of 30 degrees, the running time Ta (i) is calculated from the TDC of the cylinder numbered i to 30 degrees after TDC. If next in step 102 it is decided that the current position is at 90 degrees TDC of cylinder number i, the process goes to step 103 where, based on the balance between the current time TIME and a time TIMEO before the crank angle of 30 degrees, the running time Tb (i) of 60 degrees TDC of the cylinder numbered i to 90 degrees TDC is calculated.
Als
nächstes
wird in Schritt 104 auf der Grundlage der folgenden Formel
das erzeugte Drehmoment DM (i) des Zylinders mit der Nummer i berechnet. DN(i) = (ϖb2 – ϖa2) = (30°/Tb(i))2 – (30°/Ta(i))2 Next will be in step 104 calculated on the basis of the following formula, the generated torque DM (i) of the cylinder with the number i. DN (i) = (πb 2 - πa 2 ) = (30 ° / Tb (i)) 2 - (30 ° / Ta (i)) 2
Als
nächstes
wird in Schritt 105 auf Grundlage der folgenden Formel
der Drehmomentänderungsbetrag
DLN(i) während
eines Zyklus im gleichen Zylinder berechnet. DLN(i)
= DN(i)j – DN(i) Next will be in step 105 calculated based on the following formula, the amount of torque change DLN (i) during a cycle in the same cylinder. DLN (i) = DN (i) j - DN (i)
Dabei
drückt
DN(i)j das erzeugte Drehmoment im gleichen Zylinder einen Zyklus
(einen Kurbelwinkel von 720 Grad) vor DN(i) aus.there
presses
DN (i) j the generated torque in the same cylinder one cycle
(a crank angle of 720 degrees) before DN (i).
Als
nächstes
wird in Schritt 106 ein Zählwert C um genau 1 erhöht. Als
nächstes
wird in Schritt 107 entschieden, ob der Zählwert C
zu 4 geworden ist, d. h. ob der Drehmomentänderungsbetrag DLN(i) für sämtliche
Zylinder berechnet wurde. Wenn die Beziehung C = 4 festgestellt
wird, geht der Prozess zu Schritt 108 und wird auf der
Grundlage der folgenden Formel ein Drehmomentendbetrag SM auf einen Durchschnittswert
der Drehmomentänderungsbeträge DLN (i)
in sämtlichen
Zylindern gesetzt. SM = (DLN(1) + DLN(2) + DLN(3)
+ DLN(4))/4 Next will be in step 106 a count C increased by exactly one. Next will be in step 107 whether the count value C has become 4, that is, whether the torque change amount DLN (i) has been calculated for all the cylinders. If the relationship C = 4 is detected, the process goes to step 108 and, based on the following formula, a torque end amount SM is set to an average value of the torque change amounts DLN (i) in all the cylinders. SM = (DLN (1) + DLN (2) + DLN (3) + DLN (4)) / 4
Als
nächstes
wird in Schritt 109 der Zählwert C auf 0 gesetzt.Next will be in step 109 the count C is set to 0.
Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 18 eine
Routine zum Ausführen
der Betriebssteuerung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel beschrieben.
In diesem Fall wird die Routine pro feststehendem Kurbelwinkel durch
Interrupt ausgeführt.Next, referring to 18 a routine for executing the operation control according to the first embodiment will be described. In this case, the routine is executed by each interrupting crank angle.
Wie
in 18 gezeigt ist, wird in Schritt 200 zunächst entschieden,
ob sich ein Flag I für
den Betriebsbereich der Maschine im ersten Betriebsbereich I befindet.
Wenn der Flag I gesetzt ist bzw. sich der Betriebsbereich der Maschine
im ersten Betriebsbereich I befindet, geht der Prozess zu Schritt 201,
in dem entschieden wird, ob die geforderte Belastung L größer als
die erste Grenze X(N) ist. Wenn die Beziehung L ≤ X(N) zutrifft, geht der Prozess
zu Schritt 203 und wird die Niedrigtemperaturverbrennung
durchgeführt.As in 18 is shown in step 200 First, it is decided whether there is a flag I for the operating range of the machine in the first operating range I. If the flag I is set or the operating range of the machine is in the first operating range I, the process goes to step 201 in which it is decided whether the required load L is greater than the first limit X (N). If the relation L ≦ X (N) holds, the process goes to step 203 and the low-temperature combustion is performed.
Und
zwar wird in Schritt 203 anhand des in 11A gezeigten Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad ST
des Drosselventils 20 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 auf den Ziel-Öffnungsgrad ST eingestellt.
Als nächstes
wird in Schritt 204 anhand des in 11A gezeigten
Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad 5E des
AGR-Steuerventils 31 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des AGR-Steuerventils 31 auf den Ziel-Öffnungsgrad SE eingestellt. Als
nächstes
wird in Schritt 205 auf Grundlage des in 12A gezeigten Kennfelds die Einspritzmenge Q berechnet,
wobei als nächstes
in Schritt 206 auf der Grundlage des in 12B gezeigten Kennfelds ein optimaler Einspritzstartzeitpunkt θS bezüglich der geforderten
Belastung L und der Drehzahl N berechnet wird.And that will be in step 203 based on the in 11A shown map of the target opening degree ST of the throttle valve 20 calculates and becomes the opening degree of the throttle valve 20 set to the target opening degree ST. Next will be in step 204 based on the in 11A shown map of the target opening degree 5E of the EGR control valve 31 calculates and becomes the opening degree of the EGR control valve 31 set to the target opening degree SE. Next will be in step 205 based on the in 12A shown map, the injection quantity Q calculated, wherein next in step 206 on the basis of in 12B an optimal injection start timing θS with respect to the required load L and the rotational speed N is calculated.
Als
nächstes
wird in Schritt 207 entschieden, ob der mittlere Drehmomentänderungsbetrag
M größer als
der obere Grenzwert MAX ist. Wenn die Beziehung SM > MAX zutrifft, geht
der Prozess zu Schritt 208 und wird ein fester Wert α zu einem
Korrekturwert ΔθS für den Einspritzstartzeitpunkt θS addiert.
Als nächstes
geht der Prozess zu Schritt 211 und wird ein endgültiger Einspritzstartzeitpunkt θS berechnet,
indem der Korrekturwert ΔθS zu dem
Einspritzstartzeitpunkt θS
addiert wird, der anhand des in 12B gezeigten
Kennfelds berechnet wurde. Der Einspritzstartzeitpunkt θS wird als
Voreilwinkelbetrag ausgedrückt,
weswegen die Bedingung SM > MAX
so verstanden werden kann, dass der Einspritzstartzeitpunkt θS vorgezogen
wird.Next will be in step 207 decided whether the average torque change amount M is greater than the upper limit value MAX. If the relationship SM> MAX is true, the process goes to step 208 and a fixed value α is added to a correction value ΔθS for the injection start timing θS. Next, the process goes to step 211 and a final injection start timing θS is calculated by adding the correction value ΔθS to the injection start timing θS, which is determined from the in 12B calculated map was calculated. The injection start timing θS is expressed as an advance angle amount, therefore, the condition SM> MAX can be understood to advance the injection start timing θS.
Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt 207 entschieden wird, dass
die Beziehung SM ≤ MAX
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 209 und wird entschieden,
ob der mittlere Drehmomentänderungsbetrag SM
kleiner als die Untergrenze MIN ist. Wenn die Beziehung SM < MIN zutrifft, geht
der Prozess zu Schritt 210 und wird der feste Wert α von dem
Korrekturwert ΔθS subtrahiert.
Als nächstes
geht der Prozess zu Schritt 211. Dementsprechend wird zu
diesem Zeitpunkt der Einspritzstartzeitpunkt θS verzögert.If, in contrast, in step 207 If it is decided that the relation SM ≦ MAX holds, the process goes to step 209 and it is judged whether the average torque change amount SM is smaller than the lower limit MIN. If the relationship SM <MIN holds, the process goes to step 210 and the fixed value α is subtracted from the correction value ΔθS. Next, the process goes to step 211 , Accordingly, at this time, the injection start timing θS is delayed.
Wenn
dagegen in Schritt 209 entschieden wird, dass die Beziehung
SM ≥ MIN
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 211. Wenn die Beziehung
MAX ≥ SM ≥ MIN zutrifft,
wird demnach kein Erneuerungsvorgang für den Korrekturwert ΔθS durchgeführt.If in contrast in step 209 is decided that the relation SM ≥ MIN holds, the process goes to step 211 , Accordingly, when the relation MAX ≥ SM ≥ MIN holds, no renewing operation is performed for the correction value ΔθS.
Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt 201 entschieden wird, dass
die Beziehung L > X(N)
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 202 und wird das
Flag I zurückgesetzt,
wobei der Prozess als nächstes
zu Schritt 214 geht und der zweite Verbrennungsmodus durchgeführt wird.If, in contrast, in step 201 it is decided that the relationship L> X (N) holds, the process goes to step 202 and the flag I is reset, the process next to step 214 goes and the second combustion mode is performed.
Und
zwar wird in Schritt 214 anhand des in 14A gezeigten Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad ST
des Drosselventils 20 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 auf den Ziel-Öffnungsgrad ST eingestellt.
Als nächstes
wird in Schritt 215 anhand des in 14B gezeigten
Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad
SE des AGR-Steuerventils 31 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des AGR-Steuerventils 31 auf den Ziel-Öffnungsgrad SE eingestellt. Als
nächstes
wird in Schritt 216 der Einspritzbetrag Q auf der Grundlage
des in 15A gezeigten Kennfelds berechnet,
wobei als nächstes
in Schritt 217 auf der Grundlage des in 15B gezeigten Kennfelds der Einspritzstartzeitpunkt θS berechnet
wird.And that will be in step 214 based on the in 14A shown map of the target opening degree ST of the throttle valve 20 calculates and becomes the opening degree of the throttle valve 20 set to the target opening degree ST. Next will be in step 215 based on the in 14B shown map of the target opening degree SE of the EGR control valve 31 calculates and becomes the opening degree of the EGR control valve 31 set to the target opening degree SE. Next will be in step 216 the injection amount Q based on the in 15A calculated map shown next in step 217 on the basis of in 15B shown map of the injection start timing θS is calculated.
Wenn
das Flag I zurückgesetzt
ist, geht der Prozess im nächsten
Prozesszyklus von Schritt 200 zu Schritt 212 und
wird entschieden, ob die geforderte Belastung L niedriger als die
zweite Grenze Y(N) ist. Wenn die Beziehung L ≥ Y(N) zutrifft, geht der Prozess
zu Schritt 214 und wird der zweite Verbrennungsmodus bei
einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt.If the flag I is reset, the Process in the next process cycle of step 200 to step 212 and it is decided whether the required load L is lower than the second limit Y (N). If the relation L ≥ Y (N) holds, the process goes to step 214 and the second combustion mode is performed at a lean air-fuel ratio.
Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt 212 entschieden wird, dass
die Beziehung L < Y(N)
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 213 und wird das
Flag I gesetzt, wobei der Prozess als nächstes zu Schritt 203 geht
und die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird.If, in contrast, in step 212 it is decided that the relation L <Y (N) holds, the process goes to step 213 and the flag I is set, with the process next to step 203 goes and the low-temperature combustion is performed.
Als
nächstes
wird ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
beschrieben. Das zweite erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist so aufgebaut,
dass der Drehmomentänderungsbetrag
der Maschinenleistung für
jeden der Zylinder berechnet wird, um so den Einspritzstartzeitpunkt
des entsprechenden Zylinders vorzuziehen und die Entstehung von
Fehlzündungen
zu verhindern, wenn der Drehmomentänderungsbetrag im jeweiligen
Zylinder größer als
der obere Grenzwert MAX ist, und um den Einspritzstartzeitpunkt
des entsprechenden Zylinders zu verzögern und die Entstehung von
Rauch zu verhindern, wenn der Drehmomentänderungsbetrag im jeweiligen
Zylinder kleiner als der untere Grenzwert MIN ist.When
next
is a second embodiment of the invention
described. The second embodiment of the invention is structured
that the amount of torque change
the engine power for
each of the cylinders is calculated to be the injection start timing
of the corresponding cylinder and the emergence of
misfires
to prevent when the amount of torque change in the respective
Cylinder bigger than
the upper limit is MAX, and the injection start timing
of the corresponding cylinder to delay and the emergence of
To prevent smoke when the amount of torque change in each
Cylinder is smaller than the lower limit MIN.
19 zeigt
eine Routine zum Berechnen des Drehmomentänderungsbetrags beim zweiten Ausführungsbeispiel,
wobei die Routine pro Kurbelwinkel von 30 Grad durch Interrupt ausgeführt wird. 19 FIG. 15 shows a routine for calculating the torque change amount in the second embodiment, wherein the routine is executed by cranking at 30 degrees crank angle.
In
Schritt 300 von 19 wird
zunächst
entschieden, ob sich die derzeitige Position bei 30 Grad nach OT
des Zylinders der Nummer i befindet. Falls sich die derzeitige Position
nicht bei 30 Grad nach OT des Zylinders der Nummer i befindet, springt
der Prozess zu Schritt 302 und wird entschieden, ob sich
die derzeitige Position bei 90 Grad nach OT des Zylinders der Nummer
i befindet. Falls sich die derzeitige Position nicht bei 90 Grad
nach OT des Zylinders der Nummer i befindet, ist der Prozesszyklus
beendet.In step 300 from 19 First, it is decided if the current position is at 30 degrees TDC of the cylinder of number i. If the current position is not 30 degrees after TDC of the cylinder of number i, the process jumps to step 302 and it is decided if the current position is at 90 degrees TDC of the cylinder of number i. If the current position is not 90 degrees TDC of cylinder number i, the process cycle is complete.
Wenn
dagegen in Schritt 300 entschieden wird, dass sich die
derzeitige Position bei 30 Grad nach OT des Zylinders der Nummer
i befindet, geht der Prozess zu Schritt 301 und wird auf
der Grundlage eines Restbetrags zwischen einem derzeitigen Zeitpunkt
TIME und einem Zeitpunkt TIMEO vor dem Kurbelwinkel von 30 Grad
die Laufzeit Ta(i) vom OT des Zylinders der Nummer i bis 30 Grad
nach OT berechnet. Wenn als nächstes
in Schritt 302 entschieden wird, dass sich die derzeitige
Position bei 90 Grad nach OT des Zylinders der Nummer i befindet, geht
der Prozess zu Schritt 303 und wird auf der Grundlage des
Restbetrags zwischen dem derzeitigen Zeitpunkt TIME und einem Zeitpunkt
TIMEO vor dem Kurbelwinkel von 30 Grad die Laufzeit Tb (i) von 60
Grad nach OT des Zylinders der Nummer i bis 90 Grad nach OT berechnet.If in contrast in step 300 it is decided that the current position is at 30 degrees TDC of the cylinder of number i, the process goes to step 301 and, based on a remaining amount between a present time TIME and a time TIMEO before the crank angle of 30 degrees, the running time Ta (i) from the cylinder of the number i is calculated to be 30 degrees after TDC. If next in step 302 it is decided that the current position is at 90 degrees TDC of cylinder number i, the process goes to step 303 and, based on the remaining amount between the present time TIME and a time TIMEO before the crank angle of 30 degrees, the running time Tb (i) is calculated from 60 degrees after TDC of the cylinder of the number i to 90 degrees after TDC.
Als
nächstes
wird in Schritt 304 auf der Grundlage der folgenden Formel
das erzeugte Drehmoment DN(i) des Zylinders der Nummer i berechnet. DN(i) = (ϖb2 – ϖa2) = (30°/Tb(i))2 – (30°/Ta (i))2 Next will be in step 304 calculated on the basis of the following formula, the generated torque DN (i) of the cylinder of the number i. DN (i) = (πb 2 - πa 2 ) = (30 ° / Tb (i)) 2 - (30 ° / Ta (i)) 2
Als
nächstes
wird in Schritt 305 auf der Grundlage der folgenden Formel
der Drehmomentänderungsbetrag
DLN(i) während
eines Zyklus im gleichen Zylinder berechnet. DLN(i)
= DN(i)j – DN(i) Next will be in step 305 calculated based on the following formula, the amount of torque change DLN (i) during a cycle in the same cylinder. DLN (i) = DN (i) j - DN (i)
Dabei
drückt
DN(i)j das erzeugte Drehmoment im gleichen
Zylinder einen Zyklus (Kurbelwinkel von 720 Grad) vor DN(i) aus.Here, DN (i) j expresses the generated torque in the same cylinder one cycle (crank angle of 720 degrees) before DN (i).
Als
nächstes
wird in Schritt 306 auf der Grundlage der folgenden Formel
ein Mittelwert SM(i) des Drehmomentänderungsbetrags im Zylinder
der Nummer i berechnet. SM(i) = (DLN(i) + DLN(i)j + DLN(i)j-1 + DLN(i)j-2)/4 Next will be in step 306 based on the following formula, a mean value SM (i) of the torque change amount in the cylinder of the number i is calculated. SM (i) = (DLN (i) + DLN (i) j + DLN (i) j-1 + DLN (i) j-2 ) / 4
Dabei
gibt DLN(i)j den Drehmomentänderungsbetrag
des Zylinders der Nummer i einen Zyklus vorher, DLN(i)j-1 den
Drehmomentänderungsbetrag
des Zylinders Nummer i zwei Zyklen vorher und DLN(i)j-2 den
Drehmomentänderungsbetrag
des Zylinders der Nummer i drei Zyklen vorher an.Here, DLN (i) j gives the torque change amount of the cylinder of the number i one cycle before, DLN (i) j-1 the torque change amount of the cylinder number i two cycles before, and DLN (i) j-2 the torque change amount of the cylinder of the number i three Cycles before.
Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 20 eine
Routine zur Ausführung
der Betriebssteuerung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel beschrieben.
In diesem Fall wird die Routine pro feststehendem Kurbelwinkel durch
Interrupt ausgeführt.Next, referring to 20 A routine for executing the operation control according to the second embodiment will be described. In this case, the routine is executed by each interrupting crank angle.
Wie
in 20 gezeigt ist, wird in Schritt 400 zunächst entschieden,
ob ein Flag I angibt, dass sich der Betriebsbereich der Maschine
im ersten Betriebsbereich I befindet. Wenn das Flag I gesetzt ist
bzw. sich der Betriebsbereich der Maschine im ersten Betriebsbereich
I befindet, geht der Prozess zu Schritt 401, in dem entschieden
wird, ob die geforderte Belastung L größer als die erste Grenze X(N)
ist. Wenn die Beziehung L ≤ X(N)
zutrifft, geht das Programm zu Schritt 403 und wird die
Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt.As in 20 is shown in step 400 First, it is decided whether a flag I indicates that the operating range of the machine is in the first operating range I. If the flag I is set or the operating range of the machine is in the first operating range I, the process goes to step 401 in which it is decided whether the required load L is greater than the first limit X (N). If the relation L ≦ X (N) holds, the program goes to step 403 and the low-temperature combustion is performed.
Und
zwar wird in Schritt 403 anhand des in 11A gezeigten Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad ST
des Drosselventils 20 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 auf den Ziel-Öffnungsgrad ST eingestellt.
Als nächstes
wird in Schritt 404 anhand des in 11B gezeigten
Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad
SE des AGR-Steuerventils 31 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des AGR-Steuerventils 31 auf den Ziel-Öffnungsgrad SE eingestellt. Als
nächstes
wird in Schritt 405 auf der Grundlage des in 12A gezeigten Kennfelds der Einspritzbetrag Q
berechnet, wobei als nächstes
in Schritt 406 auf der Grundlage des in 12B gezeigten Kennfelds ein optimaler Einspritzstartzeitpunkt θS(i) bezüglich der
geforderten Belastung L und der Drehzahl N berechnet wird.And that will be in step 403 based on the in 11A shown map of the target opening degree ST of the throttle valve 20 calculates and becomes the opening degree of the throttle valve 20 set to the target opening degree ST. Next will be in step 404 based on the in 11B shown map of the target opening degree SE of the EGR control valve 31 calculates and becomes the opening degree of the EGR control valve 31 set to the target opening degree SE. Next will be in step 405 on the basis of in 12A is calculated, the injection amount Q being calculated next in step 406 on the basis of in 12B an optimal injection start timing θS (i) with respect to the required load L and the rotational speed N is calculated.
Als
nächstes
wird in Schritt 407 entschieden, ob der mittlere Drehmomentänderungsbetrag
SM(i) des Zylinders der Nummer i größer als der obere Grenzwert
MAX ist. Wenn die Beziehung SM(i) > MAX
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 408 und wird zu einem
Korrekturwert ΔθS(i) für den Einspritzstartzeitpunkt θS(i) des
Zylinders der Nummer i ein fester Wert α addiert. Als nächstes geht
der Prozess zu Schritt 411 und wird ein endgültiger Einspritzstartzeitpunkt θS(i) berechnet,
indem der Korrekturwert ΔθS(i) zu
dem Einspritzstartzeitpunkt θS(i)
des Zylinders Nummer i addiert wird, der anhand des in 12B gezeigten Kennfelds berechnet wurde. Wie oben
erwähnt
wurde, wird der Einspritzstartzeitpunkt θS durch einen Voreilwinkelbetrag
ausgedrückt,
weswegen die Bedingung SM(i) > MAX
so verstanden werden kann, dass der Einspritzstartzeitpunkt θS(i) des
Zylinders der Nummer i vorgezogen wird.Next will be in step 407 It is decided whether the average torque change amount SM (i) of the cylinder of the number i is larger than the upper limit MAX. If the relationship SM (i)> MAX holds, the process goes to step 408 and a fixed value α is added to a correction value ΔθS (i) for the injection start timing θS (i) of the cylinder of the number i. Next, the process goes to step 411 and a final injection start timing θS (i) is calculated by adding the correction value ΔθS (i) to the injection start timing θS (i) of the cylinder number i, which is determined from the in 12B calculated map was calculated. As mentioned above, the injection start timing θS is expressed by an advance angle amount, therefore, the condition SM (i)> MAX can be understood to advance the injection start timing θS (i) of the cylinder of the number i.
Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt 407 entschieden wird, dass
die Beziehung SM(i) ≤ MAX
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 409 und wird entschieden,
ob der mittlere Drehmomentänderungsbetrag
SM(i) des Zylinders der Nummer i kleiner als die untere Grenze MIN
ist. Wenn die Beziehung SM(i) < MIN
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 410 und wird von
dem Korrekturwert ΔθS(i) für den Zylinder
der Nummer i der feste Wert α subtrahiert.
Als nächstes geht
der Prozess zu Schritt 411. Dementsprechend wird zu diesem
Zeitpunkt der Einspritzstartzeitpunkt θS(i) des Zylinders der Nummer
i verzögert.If, in contrast, in step 407 If it is decided that the relation SM (i) ≦ MAX holds, the process goes to step 409 and it is decided whether or not the average torque change amount SM (i) of the cylinder of the number i is smaller than the lower limit MIN. If the relationship SM (i) <MIN holds, the process goes to step 410 and the fixed value α is subtracted from the correction value ΔθS (i) for the cylinder of the number i. Next, the process goes to step 411 , Accordingly, at this time, the injection start timing θS (i) of the cylinder of the number i is delayed.
Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt 409 entschieden wird, dass
die Beziehung SM (i) ≥ MIN
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 411. Wenn die Beziehung
MAX ≥ SM(i) ≥ MIN zutrifft,
wird demnach der Erneuerungsvorgang des Korrekturwerts ΔθS(i) für den Zylinder
der Nummer i nicht durchgeführt.If, in contrast, in step 409 is decided that the relation SM (i) ≥ MIN holds, the process goes to step 411 , Accordingly, when the relation MAX ≥ SM (i) ≥ MIN holds, the renewal process of the correction value ΔθS (i) for the cylinder of the number i is not performed.
Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt 401 entschieden wird, dass
die Beziehung L > X(N)
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 402 und wird das
Flag I zurückgesetzt,
wobei der Prozess als nächstes
zu Schritt 414 geht und der zweite Verbrennungsmodus durchgeführt wird.If, in contrast, in step 401 it is decided that the relationship L> X (N) holds, the process goes to step 402 and the flag I is reset, the process next to step 414 goes and the second combustion mode is performed.
Und
zwar wird in Schritt 414 anhand des in 14A gezeigten Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad ST
des Drosselventils 20 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 auf den Ziel-Öffnungsgrad ST eingestellt.
Als nächstes
wird in Schritt 415 anhand des in 14B gezeigten
Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad
SE des AGR-Steuerventils 31 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des AGR-Steuerventils 31 auf den Ziel-Öffnungsgrad SE eingestellt. Als
nächstes
wird in Schritt 416 auf der Grundlage des in 15A gezeigten Kennfelds die Einspritzmenge Q berechnet,
wobei als nächstes
in Schritt 417 anhand des in 15B gezeigten
Kennfelds der Einspritzstartzeitpunkt θS(i) berechnet wird.And that will be in step 414 based on the in 14A shown map of the target opening degree ST of the throttle valve 20 calculates and becomes the opening degree of the throttle valve 20 set to the target opening degree ST. Next will be in step 415 based on the in 14B shown map of the target opening degree SE of the EGR control valve 31 calculates and becomes the opening degree of the EGR control valve 31 set to the target opening degree SE. Next will be in step 416 on the basis of in 15A shown map, the injection quantity Q calculated, wherein next in step 417 based on the in 15B shown map of the injection start timing θS (i) is calculated.
Wenn
das Flag I zurückgesetzt
ist, geht der Prozess im nächsten
Prozesszyklus von Schritt 400 zu Schritt 412 und
wird entschieden, ob die geforderte Belastung L niedriger als die
zweite Grenze Y(N) ist. Wenn die Beziehung L ≥ Y(N) zutrifft, geht der Prozess
zu Schritt 414 und wird der zweite Verbrennungsmodus unter
einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt.If flag I is reset, the process goes off in the next process cycle 400 to step 412 and it is decided whether the required load L is lower than the second limit Y (N). If the relation L ≥ Y (N) holds, the process goes to step 414 and the second combustion mode is performed under a lean air-fuel ratio.
Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt 412 entschieden wird, dass
die Beziehung L < Y(N)
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 413 und wird das
Flag I gesetzt, wobei der Prozess als nächstes zu Schritt 403 geht
und die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird.If, in contrast, in step 412 it is decided that the relation L <Y (N) holds, the process goes to step 413 and the flag I is set, with the process next to step 403 goes and the low-temperature combustion is performed.
Abgesehen
davon wird zwar gemäß dem ersten/zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung um den festen Wert α verzögert oder
vorgezogen, wenn der erfasste Drehmomentänderungsbetrag unterhalb des
unteren Grenzwerts MIN oder jenseits des oberen Grenzwerts MAX liegt,
doch ist der Einspritzzeitpunkt nicht auf diese Steuerung beschränkt. Der
Einspritzzeitpunkt kann auch auf eine beliebig andere Weise gesteuert
werden, sofern der erfasste Drehmomentänderungsbetrag Berücksichtigung
findet. So kann die Steuerung des Einspritzzeitpunkts zum Beispiel
in Abhängigkeit
von dem erfassten Drehmomentänderungsbetrag
derart erfolgen, dass der Einspritzzeitpunkt vorgezogen oder verzögert wird,
wenn sich der erfasste Drehmomentänderungsbetrag nicht innerhalb
des vorbestimmten Bereichs befindet.apart
of which, according to the first / second
embodiment
the invention delayed by the fixed value α or
when the detected amount of torque change is below the
lower limit MIN or beyond the upper limit MAX,
however, the injection timing is not limited to this control. Of the
Injection timing can also be controlled in any other way
if the detected amount of torque change is taken into account
place. For example, control of the injection timing may be
dependent on
from the detected torque change amount
such that the injection timing is advanced or retarded,
if the detected amount of torque change is not within
of the predetermined area.
Wie
in der oben erwähnten 9 gezeigt
ist, ist es dabei im Fall des Umschaltens vom ersten Verbrennungsmodus
zum zweiten Verbrennungsmodus notwendig, neben der oben genannten
Steuerung des Einspritzzeitpunkts die Einspritzmenge zu bestimmen,
so dass ich das abgegebene Drehmoment der Maschine nicht ändert, wenn
die Einspritzmenge plötzlich
gesenkt wird.As in the above mentioned 9 is shown, in the case of switching from the first combustion mode to the second combustion mode, it is necessary to determine the injection amount in addition to the above-mentioned control of the injection timing, so that I do not change the output torque of the engine when the injection amount is suddenly lowered.
Es
wird nun der Inhalt der ergänzenden
Einspritzmengensteuerung zum Zeitpunkt des Umschaltens des Verbrennungszustands
beschrieben.It
will now be the content of the supplementary
Injection amount control at the time of switching the combustion state
described.
Der
zweite Verbrennungsmodus hat einen etwas besseren thermischen Wirkungsgrad
als der erste Verbrennungsmodus, weswegen die zum Erzielen des gleichen
Maschinenabgabedrehmoments erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge
im zweiten Verbrennungsmodus geringer als im ersten Verbrennungsmodus
ist. Da die Einspritzmenge bei gleichen Niederdrückbeträgen des Gaspedals 50 und
gleicher Drehzahl N so beschaffen ist, dass die in 21A gezeigte Einspritzmenge Q1 bei Durchführung des ersten
Verbrennungsmodus im gesamten Betriebsbereich mit Ausnahme des Niedrigdrehzahlbereichs größer als
die in 21B gezeigte Einspritzmenge Q2
bei Durchführung
des zweiten Verbrennungsmodus ist, wird die Einspritzmenge Q1 bei
Durchführung des
ersten Verbrennungsmodus im ROM 42 in Form eines wie in 22A gezeigten Kennfelds als Funktion der Drehzahl
N und des Niederdrückbetrags
des Gaspedals 50 (bzw. der geforderten Belastung) gespeichert
und wird die Einspritzmenge Q2 bei Durchführung des zweiten Verbrennungsmodus
im ROM 42 in Form eines wie in 22B gezeigten
Kennfelds als Funktion der Drehzahl N und des Niederdrückbetrags
des Gaspedals 50 (bzw. der geforderten Belastung) gespeichert.
Die Einspritzmengen Q1 und Q2 können
im ROM 42 auch in Form der Funktion gespeichert werden.The second combustion mode has a slightly better thermal efficiency than the first combustion mode, and therefore the fuel injection amount required to achieve the same engine output torque is lower in the second combustion mode than in the first combustion mode. Since the injection amount at the same depression amounts of the accelerator pedal 50 and the same speed N is such that the in 21A shown injection amount Q1 when performing the first combustion mode in the entire operating range except for the low-speed range greater than that in 21B is shown injecting amount Q2 when performing the second combustion mode, the injection amount Q1 becomes when performing the first combustion mode in the ROM 42 in the form of a like in 22A shown map as a function of the speed N and the depression amount of the accelerator pedal 50 (or the required load) is stored and the injection amount Q2 when performing the second combustion mode in the ROM 42 in the form of a like in 22B shown map as a function of the speed N and the depression amount of the accelerator pedal 50 (or the required load) stored. The injection quantities Q1 and Q2 may be in ROM 42 also be stored in the form of the function.
Die
durchgezogenen Linien in den 21A und 21B geben in diesem Fall jeweils eine Linie an,
die die Punkte verbindet, an denen jeweils der Niederdrückbetrag
des Gaspedals 50 gleich ist und drücken die Zahlen an jeder durchgezogenen
Linie den Niederdrückbetrag
des Gaspedals 50 in Prozent aus.The solid lines in the 21A and 21B In this case, each indicate a line connecting the points at which the amount of depression of the accelerator pedal respectively 50 is equal to and presses the numbers on each solid line the amount of depression of the accelerator pedal 50 in percent.
Wie
des Weiteren in 21B gezeigt ist, wird die Einspritzmenge
Q2 im zweiten Verbrennungsmodus bezogen auf einen gleichen Niederdrückbetrag
des Gaspedals mit sinkender Drehzahl N plötzlich erhöht, um ein Abwürgen der
Maschine bei sinkender Drehzahl N zu verhindern. Falls die Einspritzmenge
jedoch im ersten Verbrennungsmodus bei sinkender Drehzahl N plötzlich erhöht wird, wird
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis übermäßig dicht bzw.
fett. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis übermäßig fett wird, kommt es aufgrund
des Luftmangels zu Fehlzündungen,
so dass es leichter zu einem Abwürgen
der Maschine kommt. Wenn nun der erste Verbrennungsmodus wie in 21A gezeigt durchgeführt wird, ist der Aufbau so
beschaffen, dass die Anstiegsgeschwindigkeit der Einspritzmenge
Q1 im Niedrigdrehbereich bei abgesenkter Drehzahl N kleiner als
in dem in 21B gezeigten zweiten Verbrennungsmodus
ist, damit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht übermäßig fett
wird.As further in 21B is shown, the injection amount Q2 is suddenly increased in the second combustion mode with respect to a same amount of depression of the accelerator pedal with decreasing speed N, to prevent stalling of the engine with decreasing speed N. However, if the injection amount is suddenly increased in the first combustion mode with decreasing speed N, the air-fuel ratio becomes excessively dense or rich. If the air-fuel ratio becomes excessively rich, misfire will occur due to lack of air, making it easier to stall the engine. Now if the first combustion mode as in 21A is performed, the structure is such that the rising speed of the injection amount Q1 in the low rotation region with the engine speed N lower than that in FIG 21B shown second combustion mode, so that the air-fuel ratio is not excessively rich.
Bei
der Durchführung
des ersten Verbrennungsmodus wird die Einspritzmenge Q1 demnach stets
auf der Grundlage des in 22A gezeigten Kennfelds
berechnet, während
bei der Durchführung des
zweiten Verbrennungsmodus die Einspritzmenge Q2 auf der Grundlage
des in 22B gezeigten Kennfelds berechnet
wird, so dass die Einspritzmenge Q sofort gesenkt wird, wenn sich
der Betriebszustand der Maschine wie in 23A gezeigt
vom ersten Betriebsbereich I zum zweiten Betriebsbereich II bewegt,
und die Einspritzmenge Q sofort erhöht wird, wenn sich der Betriebszustand
der Maschine wie in 23B gezeigt vom zweiten Betriebsbereich
II zum ersten Betriebsbereich I bewegt. Darüber hinaus ist es auch möglich, die
Einspritzmenge ausgehend von dem Umschaltzeitpunkt des Betriebszustands
nach einer vorbestimmten zeitlichen Verzögerung zu erhöhen und
zu verringern. Dadurch ist es möglich,
zum Zeitpunkt des Umschaltens des Verbrennungszustands die Änderung
des abgegebenen Drehmoments zu verringern.When performing the first combustion mode, the injection amount Q1 is therefore always based on the in 22A In the performance of the second combustion mode, the injection amount Q2 is calculated on the basis of the map shown in FIG 22B is calculated, so that the injection amount Q is immediately lowered when the operating state of the engine as in 23A shown moved from the first operating range I to the second operating range II, and the injection amount Q is increased immediately when the operating state of the machine as in 23B shown moved from the second operating region II to the first operating region I. Moreover, it is also possible to increase and decrease the injection amount from the switching timing of the operating state after a predetermined time delay. Thereby, it is possible to reduce the change of the output torque at the time of switching the combustion state.
Das
oben genannte Ausführungsbeispiel
ist so aufgebaut, dass die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage
des Niederdrückbetrags
des Gaspedals und der Drehzahl berechnet wird. Der Aufbau ist insbesondere
so beschaffen, dass die Kraftstoffeinspritzmenge zuvor in Form eines
Kennfelds als Funktion des Niederdrückbetrags des Gaspedals und
der Drehzahl abgespeichert wird und die Kraftstoffeinspritzmenge
anhand des Kennfelds berechnet wird. Allerdings besteht bei der
Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge mit Hilfe des oben genannten
Kennfelds das Risiko, dass sich die Einspritzmenge nur schwer einstellen
lässt,
wenn die Kraftstoffeinspritzmenge zum Zeitpunkt des Umschaltens
vom ersten Verbrennungsmodus zum zweiten Verbrennungsmodus verringert
werden muss. Der Grund dafür
wird nun unter Bezugnahme auf 24 beschrieben.
In 24 bezeichnet sich das Bezugszeichen L den Niederdrückbetrag
des Gaspedals, das Bezugszeichen N die Drehzahl und das Bezugszeichen
X die Grenze zwischen dem Betriebsbereich I, in dem der erste Verbrennungsmodus
durchgeführt
wird, und dem Betriebsbereich II, in dem der zweite Verbrennungsmodus
durchgeführt
wird. Wie in 24 gezeigt ist, ist es in diesem
Fall schwierig, die Kraftstoffeinspritzmenge nahe an der Grenze
X einzustellen, wenn der Aufbau so beschaffen ist, dass die Kraftstoffeinspritzmenge
Q1 für
den Betriebsbereich I in Form eines Kennfelds als Funktion des Niederdrückbetrags
L des Gaspedals und der Drehzahl N abgespeichert ist und auch die
Kraftstoffeinspritzmenge Q2 für
den Betriebsbereich II in Form eines Kennfelds als Funktion des
Niederdrückbetrags
L des Gaspedals und der Drehzahl N abgespeichert ist.The above-mentioned embodiment is constructed such that the fuel injection amount is calculated on the basis of the depression amount of the accelerator pedal and the rotational speed. Specifically, the structure is such that the fuel injection amount is previously stored in the form of a map as a function of the depression amount of the accelerator pedal and the rotational speed, and the fuel injection amount is calculated from the map. However, in the calculation of the fuel injection amount with the aid of the above-mentioned map, there is the risk that the injection amount is difficult to adjust when the fuel injection amount at the time of switching from the first combustion mode to the second combustion mode has to be reduced. The reason for this is now referring to 24 described. In 24 the reference character L designates the depression amount of the accelerator pedal, the reference character N the rotational speed, and the reference character X the boundary between the operation region I in which the first combustion mode is performed and the operation region II in which the second combustion mode is performed. As in 24 is shown, it is difficult in this case to set the fuel injection amount close to the limit X, when the structure is such that the fuel injection amount Q1 for the operating region I in the form of a map as a function of the depression amount L of the accelerator pedal and the rotational speed N stored and also the fuel injection quantity Q2 for the operating region II is stored in the form of a characteristic map as a function of the depression amount L of the accelerator pedal and the rotational speed N.
Und
zwar ist es wichtig, dass die Entstehung einer Drehmomentdifferenz
verhindert wird, wenn die geforderte Belastung L über die
Grenze X hinausgeht, wobei es zur Erzielung dieser Wirkung notwendig
ist, den Kraftstoffeinspritzbetrag Q1 und den Kraftstoffeinspritzbetrag
Q2 an sämtlichen
Punkten auf der Grenze X auf eine solche Weise einzustellen, dass
an sämtlichen
Punkten auf der Grenze X das gleiche Drehmoment erzeugt wird. Um
jedoch die Kraftstoffeinspritzmengen Q1 und Q2 zu berechnen, bei
denen das Drehmoment für
jeden der Punkte auf der Grenze X gleich ist, müssen die Kraftstoffeinspritzmenge
Q1 und Q2 für
jeden der Punkte auf der Grenze X auf der Grundlage eines Versuchs
festgelegt werden, so dass es ziemliche Schwierigkeiten bereitet,
die Kraftstoffeinspritzmengen Q1 und Q2 auf der Grenze X zu berechnen.Namely, it is important that the generation of a torque difference be prevented when the required load L exceeds the limit X, which is necessary for achieving this effect, the fuel injection amount Q1 and the fuel injection amount Q2 at all points on the boundary X in such a manner that the same torque is generated at all points on the boundary X. However, in order to calculate the fuel injection amounts Q1 and Q2 in which the torque is equal for each of the points on the boundary X, the fuel injection quantities Q1 and Q2 for each of the points on the boundary X must be set on the basis of an experiment so that quite difficult to calculate the fuel injection quantities Q1 and Q2 on the boundary X.
Der
Aufbau ist daher so, dass das erforderliche Drehmoment der Maschine
berechnet wird und die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage
des berechneten erforderlichen Drehmoments der Drehzahl berechnet
wird, wenn entweder der erste Verbrennungsmodus oder der zweite
Verbrennungsmodus durchgeführt
wird. Dementsprechend kann das abgegebene Drehmoment daran gehindert
werden, sich zum Zeitpunkt des Umschaltens zwischen dem ersten Verbrennungsmodus
und dem zweiten Verbrennungsmodus zu ändern, ohne dass dafür eine komplizierte
Arbeitsleistung notwendig wäre.Of the
Structure is therefore such that the required torque of the machine
is calculated and the fuel injection amount based
calculated calculated required torque of the speed
when either the first combustion mode or the second
Combustion mode performed
becomes. Accordingly, the output torque can be prevented
be at the time of switching between the first combustion mode
and the second combustion mode without being complicated
Work would be necessary.
Unter
Bezugnahme auf 25 wird zunächst ein erster Betriebsbereich
I, in dem der erste Verbrennungsmodus bzw. die Niedrigtemperaturverbrennung
durchgeführt
wird, und ein zweiter Betriebsbereich II gezeigt, in dem der zweite
Verbrennungsmodus bzw. die Verbrennung gemäß dem herkömmlichen Verfahren durchgeführt wird.
Die Ordinatenachse TQ in 25 gibt
in diesem Fall das erforderliche Drehmoment und die Abszissenachse
N die Drehzahl an. Darüber
hinaus gibt X(N) in 25 eine erste Grenze zwischen
dem erfassten Betriebsbereich I und dem zweiten Betriebsbereich
II an, während
Y(N) eine zweite Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I und
dem zweiten Betriebsbereich II angibt. Auf der Grundlage der ersten
Grenze X(N) wird eine Änderung
des ersten Betriebsbereichs vom ersten Betriebsbereich I zum zweiten
Betriebsbereich II entschieden, während auf der Grundlage der
zweiten Grenze Y(N) eine Änderung
des Betriebsbereichs vom zweiten Betriebsbereich II zum ersten Betriebsbereich
I entschieden wird.With reference to 25 Firstly, a first operating region I, in which the first combustion mode or the low-temperature combustion is performed, and a second operating region II, in which the second combustion mode or the combustion according to the conventional method is performed. The ordinate axis TQ in 25 In this case, the required torque and the abscissa axis N indicate the speed. In addition, X (N) is in 25 a first boundary between the detected operation area I and the second operation area II, while Y (N) indicates a second boundary between the first operation area I and the second operation area II. On the basis of the first boundary X (N), a change of the first operating region from the first operating region I to the second operating region II is decided, while on the basis of the second boundary Y (N) a change of the operating region from the second operating region II to the first operating region I is decided becomes.
Wenn
das erforderliche Drehmoment TQ also jenseits der einer Funktion
der Drehzahl N entsprechenden ersten Grenze X(N) liegt und wenn
der Betriebszustand der Maschine dem ersten Betriebsbereich I entspricht
und die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird, wird entschieden,
dass sich der Betriebsbereich zum zweiten Betriebsbereich II bewegt,
so dass die Verbrennung entsprechend dem herkömmlichen Verbrennungsverfahren durchgeführt wird.
Wenn das erforderliche Drehmoment TQ nun unterhalb der einer Funktion
der Drehzahl N entsprechenden zweiten Grenze Y(N) liegt, wird entschieden,
dass der Betriebsbereich zum ersten Betriebsbereich I geht, so dass
erneut die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird, Die beiden oben genannten
Grenzen, die erste Grenze X(N) und die zweite, näher zu niedrigeren Drehmomenten
liegende Grenze Y(N), gibt es aus den folgenden beiden Gründen. Der
erste Grund ist der, dass deswegen, weil die Verbrennungstemperatur
im zweiten Betriebsbereich II auf der Seite der hohen Belastung
verhältnismäßig hoch
ist, die Niedrigtemperaturverbrennung nicht sofort erfolgen kann,
auch wenn die geforderte Belastung L zu diesem Zeitpunkt unter die
erste Grenze X(N) fällt.
Das liegt daran, dass die Niedrigtemperaturverbrennung nur dann
beginnt, wenn die geforderte Belastung L deutlich niedriger bzw.
niedriger als die zweite Grenze Y(N) ist. Der zweite Grund ist der,
dass im Hinblick auf die Änderung
des Betriebsbereichs zwischen dem ersten Betriebsbereich I und dem
zweiten Betriebsbereich II für
eine Hysterese gesorgt wird.If
the required torque TQ beyond the function
the speed N corresponding to the first limit X (N) and if
the operating state of the machine corresponds to the first operating range I.
and the low-temperature combustion is carried out, it is decided
that the operating range moves to the second operating range II,
so that the combustion is carried out according to the conventional combustion method.
If the required torque TQ is now below that of a function
the speed N corresponding to the second boundary Y (N), it is decided
that the operating range goes to the first operating range I, so that
again the low-temperature combustion is carried out, the two above
Limits, the first limit X (N) and the second, closer to lower torques
lying limit Y (N), there are the following two reasons. Of the
The first reason is that because of that, because the combustion temperature
in the second operating range II on the high load side
relatively high
is, the low-temperature combustion can not be done immediately,
even if the required load L at this time under the
first boundary X (N) falls.
That's because the low temperature combustion only then
begins when the required load L significantly lower or
lower than the second boundary Y (N). The second reason is,
that in terms of change
the operating range between the first operating range I and the
second operating area II for
a hysteresis is taken care of.
26A zeigt die Beziehung zwischen dem erforderlichen
Drehmoment TQ, dem Niederdrückbetrag
L des Gaspedals 50 und der Drehzahl N. In 26A drückt
in diesem Fall jede Kurve ein konstantes Drehmoment aus, wobei die
mit TQ = 0 bezeichnete Kurve angibt, dass das Drehmoment 0 ist, und
die anderen Kurven angeben, dass das erforderliche Drehmoment allmählich in
der Reihenfolge TQ = a, TQ = b, TQ = c und TQ = d ansteigt. Das
in 26A gezeigte erforderliche Drehmoment TQ wird
zuvor im ROM 42 in Form eines wie in 26B gezeigten Kennfelds als Funktion des Niederdrückbetrags
L des Gaspedals 50 und der Drehzahl N gespeichert. Das
erforderliche Drehmoment TQ, das dem Niederdrückbetrag L des Gaspedals 50 und
der Drehzahl N entspricht, wird erfindungsgemäß zunächst anhand des in 26B gezeigten Kennfelds berechnet, wobei dann
auf Grundlage des erforderlichen Drehmoments TQ die Kraftstoffeinspritzmenge Q
und dergleichen berechnet werden. 26A FIG. 14 shows the relationship between the required torque TQ, the amount of depression L of the accelerator pedal 50 and the speed N. In 26A In this case, each curve expresses a constant torque, where the curve labeled TQ = 0 indicates that the torque 0 and the other curves indicate that the required torque increases gradually in the order TQ = a, TQ = b, TQ = c and TQ = d. This in 26A required torque TQ shown previously in ROM 42 in the form of a like in 26B shown map as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the speed N stored. The required torque TQ, the amount of depression L of the accelerator pedal 50 and the rotational speed N, according to the invention, first based on the in 26B is calculated, and then based on the required torque TQ, the fuel injection amount Q and the like are calculated.
27 zeigt
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
im ersten Betriebsbereich I. In 27 geben
die mit A/F = 15,5, A/F = 16, A/F = 17 und A/F = 18 bezeichneten
Kurven jeweils Zustände
mit Luft-Kraftstoff-Verhältnissen
von 15,5, 16, 17 und 18 an, wobei die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
zwischen den Kurven jeweils durch proportionale Zuweisung definiert
sind. Wie in 27 gezeigt ist, ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
ersten Betriebsbereich I mager und wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
außerdem
im ersten Betriebsbereich I entsprechend der abnehmenden geforderten
Belastung L mager gemacht. 27 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In 27 the curves labeled A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17 and A / F = 18 indicate states with air-fuel ratios of 15.5, 16, 17 and 18 respectively, wherein the air-fuel ratios between the curves are each defined by proportional allocation. As in 27 is shown, the air-fuel ratio in the first operating region I is lean and the air-fuel ratio A / F is also made lean in the first operating region I in accordance with the decreasing required load L.
Mit
abnehmendem erforderlichem Drehmoment TQ wird also die Verbrennungswärme gesenkt. Demnach
kann die Niedrigtemperaturverbrennung auch dann durchgeführt werden,
wenn das AGR-Verhältnis
mit abnehmendem erforderlichen Drehmoment TQ gesenkt wird. Mit sinkendem
AGR-Verhältnis nimmt
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F wie in 27 gezeigt
mit abnehmendem erforderlichen Drehmoment TQ größer wird. Mit sich erhöhendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F
verbessert sich der spezifische Kraftstoffverbrauch, so dass das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
A/F entsprechend dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit abnehmendem
erforderlichen Drehmoment TQ erhöht
wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis so mager wie möglich zu
machen.With decreasing torque required TQ so the heat of combustion is lowered. Accordingly, the low-temperature combustion can be performed even when the EGR ratio is lowered as the required torque TQ decreases. With decreasing EGR ratio The air-fuel ratio increases, so that the air-fuel ratio A / F as in 27 shown increases with decreasing required torque TQ. With increasing air-fuel ratio A / F, the specific fuel consumption improves so that the air-fuel ratio A / F according to the embodiment of the present invention is increased with decreasing required torque TQ to make the air-fuel ratio as lean as to make possible.
28A zeigt die Einspritzmenge Q im ersten Betriebsbereich
I und 28B den Einspritzstartzeitpunkt θS im ersten
Betriebsbereich I. Wie in 28A gezeigt
ist, wird die Einspritzmenge Q im ersten Betriebsbereich I zuvor
im ROM 42 in Form eines Kennfelds als Funktion des erforderlichen
Drehmoments TQ und der Drehzahl N gespeichert und wird, wie in 28B gezeigt ist, der Einspritzstartpunkt θS im ersten
Betriebsbereich I zuvor im ROM 42 in Form eines Kennfelds
als Funktion des erforderlichen Drehmoments TQ und der Drehzahl
N gespeichert. 28A shows the injection amount Q in the first operating range I and 28B the injection start timing .theta.S in the first operating region I. As in FIG 28A is shown, the injection quantity Q in the first operating region I before in ROM 42 is stored in the form of a map as a function of the required torque TQ and the speed N and is, as in 28B is shown, the injection start point θs in the first operating region I previously in the ROM 42 stored in the form of a map as a function of the required torque TQ and the rotational speed N.
Darüber hinaus
wird der Ziel-Öffnungsgrad ST
des Drosselventils 20, der benötigt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
das in 27 gezeigte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen,
zuvor wie in 29A gezeigt im ROM 42 in
Form eines Kennfelds als Funktion des erforderlichen Drehmoments TQ
und der Drehzahl N gespeichert, während der Ziel-Öffnungsgrad
SE des AGR-Steuerventils 31,
der benötigt
wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das in 27 gezeigte
Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen,
zuvor wie in 29B gezeigt im ROM 42 in
Form eines Kennfelds als Funktion des erforderlichen Drehmoments
TQ und der Drehzahl N gespeichert wird.In addition, the target opening degree ST of the throttle valve 20 needed to set the air-fuel ratio to the in 27 set target air-fuel ratio previously set as in 29A shown in the ROM 42 stored in the form of a map as a function of the required torque TQ and the rotational speed N, while the target opening degree SE of the EGR control valve 31 needed to set the air-fuel ratio to the in 27 set target air-fuel ratio previously set as in 29B shown in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the rotational speed N is stored.
Des
Weiteren wird bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdruck im
ersten Betriebsbereich I bzw. der Ziel-Kraftstoffdruck P innerhalb
des Common-Rail 34 zuvor wie in 29C gezeigt
im ROM 42 im Form eines Kennfelds als Funktion des erforderlichen
Drehmoments TQ und der Drehzahl N gespeichert.Further, in the embodiment of the present invention, the fuel injection pressure in the first operating region I and the target fuel pressure P within the common rail, respectively 34 previously as in 29C shown in ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the speed N stored.
30 zeigt
das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
wenn der zweite Verbrennungsmodus bzw. die Verbrennung entsprechend
dem herkömmlichen
Verbrennungsverfahren durchgeführt
wird. 30 FIG. 14 shows the target air-fuel ratio when the second combustion mode is performed according to the conventional combustion method.
In 14 geben in diesem Fall die mit A/F = 24,
A/F = 35, A/F = 45 und A/F = 60 bezeichneten Kurvenzustände mit
Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen von
24, 35, 45 und 60 an.In 14 in this case indicate the curve states with target air-fuel ratios of 24, 35, 45 and 60, designated A / F = 24, A / F = 35, A / F = 45 and A / F = 60.
31A zeigt die Einspritzmenge Q im zweiten Betriebs bereich
II und 31B den Einspritzstartzeitpunkt θS im zweiten
Betriebsbereich II. Wie in 31A gezeigt
ist, wird die Einspritzmenge Q im zweiten Betriebsbereich II zuvor
im ROM 42 in Form eines Kennfelds als Funktion des erforderlichen Drehmoments
TQ und der Drehzahl N gespeichert und wird der Einspritzstartzeitpunkt θS im zweiten Betriebsbereich
II zuvor wie in 31B gezeigt im ROM 42 in
Form eines Kennfelds als Funktion des erforderlichen Drehmoments
TQ und der Drehzahl N gespeichert. 31A shows the injection quantity Q in the second operating range II and 31B the injection start timing θS in the second operating region II. As in FIG 31A is shown, the injection amount Q in the second operating region II before in ROM 42 is stored in the form of a map as a function of the required torque TQ and the rotational speed N, and the injection start timing θS in the second operating region II before as in 31B shown in the ROM 42 stored in the form of a map as a function of the required torque TQ and the rotational speed N.
Des
Weiteren wird der Ziel-Öffnungsgrad
ST des Drosselventils 20, der benötigt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
das in 30 gezeigte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen,
zuvor wie in 32A gezeigt im ROM 42 in
Form eines Kennfelds als Funktion des erforderlichen Drehmoments TQ
und der Drehzahl N gespeichert, während der Ziel-Öffnungsgrad
SE des AGR-Steuerventils 31,
der benötigt
wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das
in 30 gezeigte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, zuvor wie
in 32B gezeigt im ROM 42 in Form eines Kennfelds
als Funktion des erforderlichen Drehmoments TQ und der Drehzahl
N gespeichert wird.Further, the target opening degree ST of the throttle valve becomes 20 needed to set the air-fuel ratio to the in 30 set target air-fuel ratio previously set as in 32A shown in the ROM 42 stored in the form of a map as a function of the required torque TQ and the rotational speed N, while the target opening degree SE of the EGR control valve 31 needed to set the air-fuel ratio to the in 30 set target air-fuel ratio previously set as in 32B shown in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the rotational speed N is stored.
Des
Weiteren wird gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ein Kraftstoffeinspritzdruck im ersten Betriebsbereich II bzw. ein
Ziel-Kraftstoffdruck P innerhalb des Common-Rails 34 zuvor wie in 32C gezeigt im ROM 42 in Form eines Kennfelds
als Funktion des erforderlichen Drehmoments TQ und der Drehzahl
N gespeichert.Further, according to this embodiment, a fuel injection pressure in the first operating region II and a target fuel pressure P within the common rail, respectively 34 previously as in 32C shown in the ROM 42 stored in the form of a map as a function of the required torque TQ and the rotational speed N.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird die Einspritzmenge Q im ersten Betriebsbereich auf der Grundlage
des in 28A gezeigten Kennfelds und die
Einspritzmenge Q im zweiten Betriebsbereich II auf der Grundlage
des in 31A gezeigten Kennfelds berechnet.
Die in den 28A und 31A gezeigten
Kennfelder sind jeweils eine Funktion des erforderlichen Drehmoments
TQ und der Drehzahl N, weswegen sich das erforderliche Drehmoment
auch dann nicht zum Zeitpunkt des Umschaltens ändert, wenn die Verbrennung
an der ersten Grenze X(N) oder der zweiten Grenze Y(N) vom ersten
Verbrennungsmodus zum zweiten Verbrennungsmodus oder vom zweiten
Verbrennungsmodus zum ersten Verbrennungsmodus geschaltet wird.
Entsprechend besteht kein Risiko, dass zum Zeitpunkt des Umschaltens
eine Drehmomentänderung
erzeugt wird.According to this embodiment, the injection amount Q in the first operating region is calculated on the basis of in 28A shown map and the injection quantity Q in the second operating range II on the basis of in 31A calculated map shown. The in the 28A and 31A maps shown are each a function of the required torque TQ and the rotational speed N, therefore, the required torque does not change even at the time of switching when the combustion at the first boundary X (N) or the second boundary Y (N) from the first Combustion mode is switched to the second combustion mode or from the second combustion mode to the first combustion mode. Accordingly, there is no risk that a torque change is generated at the time of switching.
Die
in 28A gezeigte Einspritzmenge Q für den ersten
Verbrennungsmodus und die in 31A gezeigte
Einspritzmenge Q für
den zweiten Verbrennungsmodus werden in diesem Fall durch einen
Versuch berechnet. Da die Einspritzmenge Q für den ersten Verbrennungsmodus
und die Einspritzmenge Q für
den zweiten Verbrennungsmodus jeweils unabhängig voneinander durch einen
Versuch berechnet werden, ohne dass die Drehmomentdifferenz an den
beiden Grenzen X(N) und Y(N) berücksichtigt
wird, lassen sich die in den 28A und 31A gezeigten Kennfelder in diesem Fall auf deutlich
leichtere Weise bilden.In the 28A shown injection quantity Q for the first combustion mode and in 31A shown injection amount Q for the second combustion mode are calculated in this case by a trial. Since the injection quantity Q for the first combustion mode and the injection quantity Q for the second combustion mode are each independently calculated by a trial without the torque differences If we take into account the two limits X (N) and Y (N), we can add the ones in the 28A and 31A form maps shown in this case in a much easier way.
Im
Gegensatz dazu wird das durch die Kurven in 26A angegebene
erforderliche Drehmoment jeweils experimentell so festgelegt, dass
für das Fahrzeug
ein besseres Fahrverhalten sichergestellt werden kann. Dadurch tritt
der Fall auf, dass das tatsächliche
von der Maschine abgegebene Drehmoment auf der in 26A mit TQ = 0 bezeichneten Kurve nicht 0 wird.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Aufbau daher so beschaffen, dass entschieden wird, ob ein
Betriebszustand erreicht wurde, in dem die Maschinenlast im Großen und
Ganzen O ist, dass ein Wert, der durch Subtrahieren eines Verschiebungsbetrags
des erforderlichen Drehmoments TQ bezüglich 0 von dem auf Grundlage
des in 26A gezeigten Kennfelds berechneten
erforderlichen Drehmoment TQ erzielt wird, auf ein tatsächlich erforderliches
Drehmoment eingestellt wird, wenn das auf der Grundlage des in 26A gezeigten Kennfelds berechnete erforderliche
Drehmoment TQ zu einem Zeitpunkt, zu dem entschieden wird, dass
der Betriebszustand vorliegt, in dem die Maschinenlast im Großen und
Ganzen 0 ist, bezüglich
0 zur positiven Seite verschoben ist, und dass ein Wert, der durch
Addieren des Verschiebungsbetrags des erforderlichen Drehmoments
TQ bezüglich
0 zu dem auf der Grundlage des in 26A gezeigten
Kennfelds berechneten erforderlichen Drehmoment TQ erzielt wird,
auf das tatsächlich
erforderliche Drehmoment eingestellt wird, wenn das auf der Grundlage des
in 26A gezeigten Kennfelds berechnete erforderliche
Drehmoment TQ zu dem Zeitpunkt, zu dem entschieden wird, dass der
Betriebszustand vorliegt, in dem die Maschinenlast im Großen und
Ganzen 0 ist, bezüglich
0 zur negativen Seite verschoben ist.In contrast, this is indicated by the curves in 26A specified torque each experimentally set so that the vehicle better driving behavior can be ensured. As a result, it is the case that the actual torque output by the engine is on the in 26A with TQ = 0 is not 0. Therefore, according to this embodiment, the construction is such that it is decided whether an operating condition in which the engine load is largely O, is a value obtained by subtracting a shift amount of the required torque TQ with respect to 0 from that of in 26A calculated torque required torque TQ is achieved, is set to an actual required torque, if based on the in 26A at a time when it is judged that the operating state in which the engine load is largely 0, is shifted to the positive side with respect to 0, and that a value obtained by adding the shift amount of the required torque TQ with respect to 0 to that on the basis of in 26A calculated torque required torque TQ is achieved, is set to the actually required torque, if based on the in 26A At the time when it is judged that the operating condition in which the engine load is largely zero is calculated, the required torque TQ calculated is shifted to the negative side with respect to zero.
Wenn
der Betriebszustand bei einem tatsächlich von der Maschine abgegebenen
Drehmoment von 0 zum Beispiel dem in 26A gezeigten Punkt
F entspricht, in dem der Niederdruckbetrag des Gaspedals L0 und die Drehzahl N0 ist,
ist das erforderliche Drehmoment TQ zu diesem Zeitpunkt in dem in 26B gezeigten Kennfeld nicht 0 und ist das erforderliche
Drehmoment TQ in dem Kennfeld gegenüber 0 um einen Betrag ΔKG zur positiven
Seite verschoben. In diesem Fall wird bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
der Wert (TQ – ΔKG), der
durch Subtrahieren des Verschiebungsbetrages ΔKG des erforderlichen Drehmoments von
dem auf der Grundlage des in 26B gezeigten
Kennfelds berechneten erforderlichen Drehmoments TQ wird, auf das
tatsächlich
erforderliche Drehmoment eingestellt. Infolgedessen ist es möglich, bezüglich jedes Niederdruckbetrages
L des Gaspedals 50 und jeder Drehzahl N das ursprünglich beabsichtigte
Maschinenabgabedrehmoment zu erzielen.For example, when the operating state at a torque of 0 actually output from the engine is 0, for example 26A at the point F shown in Fig. 10, in which the low-pressure amount of the accelerator pedal L 0 and the rotational speed N 0 , the required torque TQ at that time in the in 26B is not 0 and the required torque TQ in the map is shifted from 0 by an amount ΔKG to the positive side. In this case, in the embodiment of the present invention, the value (TQ-ΔKG) obtained by subtracting the shift amount ΔKG of the required torque from that based on the in 26B calculated required torque TQ is set to the actual required torque. As a result, it is possible with respect to each low-pressure amount L of the accelerator pedal 50 and each speed N to achieve the originally intended engine output torque.
Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 33 die
Betriebssteuerung beschrieben.Next, referring to 33 described the operation control.
In
Schritt 500 von 33 wird
zunächst
entschieden, ob sich das Flag I, das den Betriebsbereich der Maschine
angibt, im ersten Betriebsbereich I befindet. Wenn das Flag I gesetzt
ist bzw. sich der Betriebsbereich der Maschine im ersten Betriebsbereich
I befindet, geht der Prozess zu Schritt 501, damit entschieden
wird, ob die geforderte Belastung L größer als die erste Grenze X(N)
ist. Wenn die Beziehung L ≤ X(N)
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 503 und wird die
Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt.In step 500 from 33 It is first decided whether the flag I indicating the operating range of the machine is in the first operating range I. If the flag I is set or the operating range of the machine is in the first operating range I, the process goes to step 501 to decide whether the required load L is greater than the first limit X (N). If the relation L ≦ X (N) holds, the process goes to step 503 and the low-temperature combustion is performed.
Und
zwar wird in Schritt 503 das erforderliche Drehmoment TQ
auf der Grundlage des in 26B gezeigten
Kennfelds berechnet. Als nächstes
wird in Schritt 504 der Wert (= TQ – ΔKG), der durch Subtrahieren
des Verschiebungsbetrages ΔKG des
erforderlichen Drehmoments von dem auf der Grundlage des Kennfelds
berechneten erforderlichen Drehmoment TQ erzielt wird, auf ein endgültiges erforderliches
Drehmoment TQ eingestellt. Als nächstes
werden in den Schritten 505 bis 509 unter Verwendung
des endgültigen
erforderlichen Drehmoments der Öffnungsgrad
ST des Drosselventils, der Öffnungsgrad
SE des RGR-Steuerventils,
die Einspritzmenge Q, der Einspritzstartzeitpunkt θS und der
Kraftstoffeinspritzdruck P berechnet.And that will be in step 503 the required torque TQ on the basis of in 26B calculated map shown. Next will be in step 504 the value (= TQ - ΔKG) obtained by subtracting the required torque shift amount ΔKG from the required torque TQ calculated based on the map is set to a final required torque TQ. Next, in the steps 505 to 509 using the final required torque, the opening degree ST of the throttle valve, the opening degree SE of the RGR control valve, the injection amount Q, the injection start timing θS, and the fuel injection pressure P are calculated.
Und
zwar wird in Schritt 505 auf der Grundlage des in 29A gezeigten Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad
ST des Drosselventils 20 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 auf den Ziel-Öffnungsgrad ST eingestellt.
Als nächstes
wird in Schritt 506 auf der Grundlage des in 29B gezeigten Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad SE des AGR-Steuerventils 31 berechnet
und wird der Öffnungsrad
des AGR-Steuerventils 31 auf den Ziel-Öffnungsgrad SE eingestellt.
Als nächstes
wird in Schritt 507 auf der Grundlage des in 28A gezeigten Kennfelds die Einspritzmenge Q berechnet.
Als nächstes
wird in Schritt 508 der Einspritzstartzeitpunkt θS auf der
Grundlage des in 28B gezeigten Kennfelds berechnet.
Als nächstes
wird in Schritt 509 auf der Grundlage des in 29C gezeigten Kennfelds der Ziel-Kraftstoffdruck innerhalb
des Common-Rails 34 bzw. der Einspritzdruck P berechnet.And that will be in step 505 on the basis of in 29A shown map of the target opening degree ST of the throttle valve 20 calculates and becomes the opening degree of the throttle valve 20 set to the target opening degree ST. Next will be in step 506 on the basis of in 29B shown map of the target opening degree SE of the EGR control valve 31 calculates and becomes the opening wheel of the EGR control valve 31 set to the target opening degree SE. Next will be in step 507 on the basis of in 28A shown map, the injection quantity Q calculated. Next will be in step 508 the injection start timing θS based on the in 28B calculated map shown. Next will be in step 509 on the basis of in 29C The map shows the target fuel pressure within the common rail 34 or the injection pressure P calculated.
Als
nächstes
wird in Schritt 510 auf der Grundlage des Ausgangssignals
des Leerlaufschalters 55 entschieden, ob das Drosselventil 20 um
den Leerlauföffnungsgrad
geöffnet
ist. Wenn das Drosselventil 20 um den Leerlauföffnungsgrad
geöffnet ist,
geht der Prozess zu Schritt 511 und wird auf der Grundlage
des Abgabeimpulses des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 350 entschieden,
ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
0 ist, geht der Prozess zu Schritt 512 und wird auf der
Grundlage des Ausgangssignals des Neutralschalters 54 entschieden,
ob sich das Automatikgetriebe 38 in der Neutralstellung
befindet. Wenn sich das Automatikgetriebe 38 in der Neutralstellung
befindet, geht der Prozess zu Schritt 513 und wird entschieden,
ob eine feste Zeitdauer verstrichen ist, nachdem das Automatikgetriebe 38 in
die Neutralposition gelangt ist, und wird nach Verstreichen der
festen Zeitdauer entschieden, dass der Betriebszustand erreicht
ist, in dem die Maschinenlast im Großen und Ganzen 0 ist.Next will be in step 510 based on the output of the idle switch 55 decided whether the throttle valve 20 to open the idle opening degree. When the throttle valve 20 to open the idle opening degree, the process goes to step 511 and is based on the output pulse of the vehicle velocity sensor 350 decided whether the vehicle speed is 0. If the vehicle speed is 0, the process goes to step 512 and is based on the output of the neutral switch 54 decided whether the automatic transmission 38 in the neutral position. When the automatic transmission 38 in the neutral position, the process goes to step 513 and it is decided if a fixed period of time has elapsed after the automatic transmission 38 has come to the neutral position, and it is decided after the lapse of the fixed period that the operating state is reached, in which the engine load is largely zero.
Wenn
entschieden wird, dass der Betriebszustand erreicht ist, in dem
die Maschinenlast im Großen
und Ganzen 0 ist, geht der Prozess zu Schritt 514, in dem
das erforderliche Drehmoment TQ auf der Grundlage des in 26B gezeigten Kennfelds berechnet wird, und wird
als nächstes
in Schritt 515 das erforderliche Drehmoment TQ auf den
Verschiebungsbetrag ΔKG
eingestellt.If it is decided that the operating condition is reached in which the engine load is generally 0, the process goes to step 514 in which the required torque TQ on the basis of in 26B is calculated, and is next in step 515 the required torque TQ is set to the shift amount ΔKG.
Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt 501 entschieden wird, dass
die Beziehung L > X(N)
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 502 und wird das
Flag I zurückgesetzt,
wobei der Prozess als nächstes
zu Schritt 518 geht und der zweite Verbrennungsmodus durchgeführt wird.If, in contrast, in step 501 it is decided that the relationship L> X (N) holds, the process goes to step 502 and the flag I is reset, the process next to step 518 goes and the second combustion mode is performed.
Und
zwar wird in Schritt 518 das erforderliche Drehmoment TQ
auf der Grundlage des in 26B gezeigten
Kennfelds berechnet. Als nächstes
wird in Schritt 519 der Wert (= TQ – ΔKG), der durch Subtrahieren
des Verschiebungsvertrages ΔKG
des erforderlichen Drehmoments von dem auf der Grundlage des Kennfelds
berechneten erforderlichen Drehmoments TQ ermittelt wird, auf das
endgültige
erforderliche Drehmoment TQ eingestellt. Als nächstes werden in den Schritten 520 bis 524 unter Verwendung
des endgültigen
erforderlichen Drehmoments der Öffnungsgrad
ST des Drosselventils, der Öffnungsgrad
SE des AGR-Steuerventils,
die Einspritzmenge Q, der Einspritzstartzeitpunkt θS und der
Kraftstoffeinspritzdruck P berechnet.And that will be in step 518 the required torque TQ on the basis of in 26B calculated map shown. Next will be in step 519 the value (= TQ - ΔKG) obtained by subtracting the required torque displacement contract ΔKG from the required torque TQ calculated based on the map is set to the final required torque TQ. Next, in the steps 520 to 524 using the final required torque, the opening degree ST of the throttle valve, the opening degree SE of the EGR control valve, the injection amount Q, the injection start timing θS, and the fuel injection pressure P are calculated.
Und
zwar wird in Schritt 520 auf der Grundlage des inAnd that will be in step 520 on the basis of in
32A gezeigten Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad
SE des Drosselventils 20 berechnet und wird der Öffnungsgrad
des Drosselventils 20 auf den Ziel-Öffnungsgrad ST eingestellt.
Als nächstes
wird in Schritt 521 auf der Grundlage des in 32B gezeigten Kennfelds der Ziel-Öffnungsgrad SE des AGR-Steuerventils 31 berechnet
und wird der Öffnungsgrad
des AGR-Steuerventils 31 auf den Ziel-Öffnungsgrad SE eingestellt.
Als nächstes
wird in Schritt 522 auf der Grundlage des in 31A gezeigten Kennfelds die Einspritzmenge Q berechnet. Als
nächstes
wird in Schritt 523 auf der Grundlage des in 32B gezeigten Kennfelds der Einspritzstartzeitpunkt θS berechnet.
Als nächstes
wird in Schritt 524 der Ziel-Kraftstoffdruck innerhalb des Common-Rails 34 bzw.
der Einspritzdruck P auf der Grundlage des in 32C gezeigten Kennfelds berechnet. 32A shown map of the target opening degree SE of the throttle valve 20 calculates and becomes the opening degree of the throttle valve 20 set to the target opening degree ST. Next will be in step 521 on the basis of in 32B shown map of the target opening degree SE of the EGR control valve 31 calculates and becomes the opening degree of the EGR control valve 31 set to the target opening degree SE. Next will be in step 522 on the basis of in 31A shown map, the injection quantity Q calculated. Next will be in step 523 on the basis of in 32B shown map, the injection start timing θS calculated. Next will be in step 524 the target fuel pressure within the common rail 34 or the injection pressure P on the basis of in 32C calculated map shown.
Wenn
das Flag I zurückgesetzt
ist, geht der Prozess im nächsten
Prozesszyklus zu den Schritten 500 bis 516 und
wird entschieden, ob die geforderte Belastung L kleiner als die
zweite Grenze Y(N) ist. Wenn die Beziehung L > Y(N) zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 518 und
wird der zweite Verbrennungsmodus unter dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt. Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt 516 entschieden wird, dass
die Beziehung L < Y(N)
zutrifft, geht der Prozess zu Schritt 517 und wird das
Flag I gesetzt, wobei der Prozess als nächstes zu Schritt 503 geht
und die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird.If the flag I is reset, the process goes to the steps in the next process cycle 500 to 516 and it is decided whether the required load L is smaller than the second limit Y (N). If the relation L> Y (N) holds, the process goes to step 518 and the second combustion mode is performed under the lean air-fuel ratio. If, in contrast, in step 516 it is decided that the relation L <Y (N) holds, the process goes to step 517 and the flag I is set, with the process next to step 503 goes and the low-temperature combustion is performed.
Die
vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele stellt keine
Beschränkung
der beanspruchten Erfindung dar und die diskutierte Merkmalskombination
muss für
die Erfindungslösung
nicht unbedingt notwendig sein.The
The above description of the preferred embodiments is not
restriction
of the claimed invention and the discussed combination of features
must for
the invention solution
not necessarily necessary.
Es
werden gezielt ein erster Verbrennungsmodus bzw. eine Niedrigtemperaturverbrennung,
bei der die Menge eines AGR-Gases innerhalb einer Brennkammer (5)
größer als
die Menge des AGR-Gases ist, wenn eine Erzeugungsmenge an Ruß einen
Höchstwert
einnimmt, und kaum Ruß erzeugt
wird, und ein zweiter Verbrennungsmodus durchgeführt, in dem die Menge des AGR-Gases
innerhalb der Brennkammer (5) kleiner als die Menge des
AGR-Gases ist, wenn die Erzeugungsmenge des Rußes den Höchstwert einnimmt. Es wird
dabei durch eine Erfassungseinrichtung (52, 40)
ein Drehmomentänderungsbetrag
der Maschinenleistung erfasst, wenn der erste Verbrennungsmodus
durchgeführt
wird, wobei der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt so gesteuert wird,
dass der Drehmomentänderungsbetrag
innerhalb eines vorbestimmten Bereiches fällt.A first combustion mode or a low-temperature combustion, in which the amount of an EGR gas within a combustion chamber ( 5 ) is larger than the amount of the EGR gas when a generation amount of soot peaks and hardly generates soot, and a second combustion mode is performed in which the amount of EGR gas within the combustion chamber (FIG. 5 ) is smaller than the amount of EGR gas when the production amount of the soot becomes the highest value. It is characterized by a detection device ( 52 . 40 ) detects a torque change amount of engine power when the first combustion mode is performed, wherein the fuel injection timing is controlled so that the torque change amount falls within a predetermined range.
Es
werden gezielt ein erster Verbrennungsmodus bzw. eine Niedrigtemperaturverbrennung,
bei der die Menge eines AGR-Gases innerhalb einer Brennkammer (5)
größer als
die Menge des AGR-Gases ist, wenn eine Erzeugungsmenge an Ruß einen
Höchstwert
einnimmt, und kaum Ruß erzeugt
wird, und ein zweiter Verbrennungsmodus durchgeführt, in dem die Menge des AGR-Gases
innerhalb der Brennkammer (5) kleiner als die Menge des
AGR-Gases ist, wenn die Erzeugungsmenge des Rußes den Höchstwert einnimmt. Es wird
dabei durch eine Erfassungseinrichtung (52, 40)
ein Drehmomentänderungsbetrag
der Maschinenleistung erfasst, wenn der erste Verbrennungsmodus
durchgeführt
wird, wobei der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt so gesteuert wird,
dass der Drehmomentänderungsbetrag
innerhalb eines vorbestimmten Bereiches fällt.A first combustion mode or a low-temperature combustion, in which the amount of an EGR gas within a combustion chamber ( 5 ) is larger than the amount of the EGR gas when a generation amount of soot peaks and hardly generates soot, and a second combustion mode is performed in which the amount of EGR gas within the combustion chamber (FIG. 5 ) is smaller than the amount of EGR gas when the production amount of the soot becomes the highest value. It is characterized by a detection device ( 52 . 40 ) A torque change amount of the engine power he when the first combustion mode is performed, wherein the fuel injection timing is controlled so that the torque change amount falls within a predetermined range.